Fiche de révision : Aliments azotés et analyse alimentaire

📋 Plan du Cours

1. Composition des aliments du bétail
2. Glucides cytoplasmiques et pariétaux
3. Classification et digestion des glucides
4. Classification des matières azotées
5. Composition des lipides alimentaires
6. Analyse des aliments et mesures
7. Analyse par infrarouge
8. Analyse chimique et interprétation ruminale
9. Dosage des glucides pariétaux
10. ENA et mesure de la digestibilité
11. Analyse et prédiction des aliments
12. Évolutions liées au système SYSTALI
13. Définition et classification des fourrages
14. Stade végétatif et valeur nutritive
15. Conservation des fourrages

📖 1. Composition des aliments du bétail

★ À maîtriser

• Les trois principaux groupes d’aliments sont :

  • les fourrages
  • les concentrés
  • les racines ou tubercules

• Il est rarement possible de couvrir les besoins des animaux avec un seul aliment équilibré en tous les nutriments, d’où la nécessité de choisir les aliments et leurs valeurs pour composer une ration équilibrée.

• Les quantités journalières de matière sèche indiquées sont d’environ 10 à 15 kg pour une vache allaitante, 15 à 20 kg pour une vache laitière, et 2 à 4 kg pour une brebis ou une chèvre.

📐 Formule - La matière sèche correspond à la matière minérale plus la matière organique, ou à la matière brute moins l’eau : $\mathrm{MS} = \mathrm{MM} + \mathrm{MO} = \mathrm{MB} - \mathrm{eau}$.

Compléments

• Les constituants des aliments comprennent l’eau, la matière minérale, la matière organique et les vitamines.

• La matière minérale comprend les macroéléments suivants :

  • calcium
  • phosphore
  • magnésium
  • potassium
  • sodium
  • chlore
  • soufre

• Les vitamines liposolubles appartiennent aux groupes A, D, E et K, tandis que les vitamines hydrosolubles appartiennent aux groupes B et C.

📐 Formule - La matière organique correspond aux glucides, aux lipides, aux matières azotées et aux vitamines : $\mathrm{MO} = \mathrm{G} + \mathrm{L} + \mathrm{MA} + \mathrm{vit} = \mathrm{MS} - \mathrm{MM}$.

• Pour un ensilage de maïs contenant 32 % de matière sèche, 50 kg brut correspondent à 15 kg de matière sèche, selon le calcul 50 × 0,32.

📖 2. Glucides cytoplasmiques et pariétaux

🔑 Notions clés & Définitions

• Amidon : Polymère de glucose dont les unités sont reliées par des liaisons alpha 1-4 et, en certains points, par des liaisons alpha 1-6.

★ À maîtriser

📌 Les glucides cytoplasmiques ou intracellulaires se trouvent dans les feuilles ou les graines, tandis que les glucides pariétaux ou membranaires se trouvent dans les tiges.

• L’amidon est un sucre de réserve insoluble dans l’eau, présent notamment dans les concentrés, les céréales et les pommes de terre.

• La cellulose est le principal constituant glucidique de la paroi végétale et son polymère de glucose ne peut être dégradé que par la flore microbienne, notamment les bactéries cellulolytiques.

📐 Formule - La fibre correspond à l’association de cellulose, d’hémicellulose et de lignine : $\mathrm{Fibre} = \mathrm{cellulose} + \mathrm{hémicellulose} + \mathrm{lignine}$.

• Avec l’âge, la plante se lignifie davantage et la proportion de tiges augmente, ce qui réduit la digestibilité du fourrage.

Compléments

• Les glucides cytoplasmiques correspondent au contenu cellulaire et sont très digestibles.

• Les sucres solubles dans l’eau sont peu présents, sauf notamment dans les betteraves, la mélasse et les jeunes pousses.

• L’amidon est composé de 20 à 30 % d’amylose et de 70 à 80 % d’amylopectine.

• La formule générale de l’amidon est $\left(\mathrm{C}_6\mathrm{H}_{10}\mathrm{O}_5\right)_n$, avec un indice n moyen compris entre 500 et 1 000.

• Plus l’amidon contient d’amylopectine, plus il se dégrade vite ; l’amidon du blé se dégrade ainsi plus vite que celui du maïs, et le blé est plus acidogène que le maïs.

• Les hémicelluloses sont constituées de chaînes de pentoses et d’hexoses, sont dégradées par des bactéries cellulolytiques et sont plus digestibles que la cellulose, bien qu’elles soient souvent associées à la lignine.

• Les substances pectiques représentent 2 à 6 % et sont très digestibles.

• La lignine est indigeste et s’accumule progressivement dans les parois cellulaires.

• Les chaînes de cellulose s’associent en fibrilles, lesquelles s’associent en fibres.

📖 3. Classification et digestion des glucides

★ À maîtriser

• Les glucides se répartissent en trois catégories :

  • les oses, dont le fructose, le galactose, le glucose et le désoxyribose
  • les disaccharides, dont le lactose, le saccharose et le maltose
  • les polysaccharides, dont l’amidon, la cellulose et l’hémicellulose

• Les oses ne nécessitent pas de digestion et sont absorbés par l’organisme.

📌 L’amidon est digéré plus longtemps que les sucres en C₁₂, mais plus rapidement que la cellulose, dont la digestion est plus longue et dépend des bactéries cellulolytiques.

Compléments

• Les sucres en C₁₂ sont digérés et absorbés très rapidement.

• Le glycogène est une forme de stockage du glucose par condensation dans le foie des animaux ; ce n’est pas un aliment et il est qualifié d’« amidon animal ».

📖 4. Classification des matières azotées

★ À maîtriser

📌 Les matières azotées protidiques donnent des acides aminés par hydrolyse, tandis que les matières azotées non protidiques n’en donnent pas.

• Les protéines comprennent plus de 100 acides aminés, les polypeptides complexes de 10 à 100, et les oligopeptides moins de 10.

Compléments

• Les matières azotées se trouvent surtout dans le cytoplasme, particulièrement dans les feuilles et les limbes, ainsi que dans certaines graines comme le pois et la féverole.

• Les matières azotées non protidiques comprennent :

  • l’urée
  • les sels ammoniacaux (NH₄⁺)
  • les nitrates (NO₃⁻)
  • les nitrites (NO₂⁻)
  • les bases azotées des acides nucléiques

• Les vingt acides aminés standards sont la glycine, l’alanine, la sérine, la thréonine, la valine, la leucine, l’isoleucine, l’acide aspartique, l’acide glutamique, la glutamine, l’arginine, la lysine, la cystéine, la méthionine, la phénylalanine, la tyrosine, le tryptophane, l’histidine, la proline et l’asparagine. - INRAP (coord.), Alimentation des bovins, ITEB, 1984

📌 La classification chimique oppose les matières azotées protidiques aux non protidiques, tandis que la classification par solubilité distingue les matières azotées protéiques ou protéiniques des non protéiques ou non protéiniques.

• Sur les étiquettes d’aliments du bétail, l’expression « protéines brutes » est équivalente à « matières azotées totales » (MAT).

💡 Astuce mémo

Protidiques → acides aminés ; non protidiques → pas d’acides aminés

📖 5. Composition des lipides alimentaires

🔑 Notions clés & Définitions

• Lipides alimentaires : Esters formés par la réaction d’un acide avec un alcool, qui produit un ester et de l’eau.

★ À maîtriser

• Les acides gras moyens comportent de C₆ à C₁₄, tandis que les acides gras longs comportent de C₁₆ à C₂₂ ; l’acide palmitique est en C₁₆ et l’acide stéarique en C₁₈.

📌 Un acide gras saturé ne possède que des liaisons simples dans sa chaîne carbonée, tandis qu’un acide gras insaturé possède une ou plusieurs doubles liaisons dans cette chaîne.

Compléments

• Les lipides alimentaires se trouvent dans les chloroplastes, les germes des grains et la cuticule des feuilles ; les graines de soja et de colza sont des exemples de sources oléagineuses.

• Les acides gras courts comportent de C₁ à C₄ ; les exemples indiqués sont l’acide acétique C₂, l’acide propionique C₃ et l’acide butyrique C₄, qui sont des acides gras volatils présents dans le rumen.

• Les acides gras Ω₃ et Ω₆ sont des acides gras essentiels qui doivent être apportés par l’alimentation et contribuent à la santé en limitant les maladies cardiovasculaires.

• Les fourrages contiennent peu de matières grasses, tandis que celles-ci sont présentes dans les graines oléagineuses.

📖 6. Analyse des aliments et mesures

🔑 Notions clés & Définitions

• Cellulose brute : Obtenue par la méthode de Weende, elle comprend la cellulose, une partie de l’hémicellulose et une petite partie de la lignine.

★ À maîtriser

• 🔄 L’analyse permet de :
  1. déterminer la composition des aliments
  2. estimer leurs valeurs nutritives
  3. mieux élaborer une ration équilibrée

📌 Pour être fiable, une analyse exige un échantillon représentatif, conservé dans de bonnes conditions et transporté rapidement au laboratoire.

• La matière sèche (MS) est déterminée en pesant l’aliment avant et après un séchage en étuve ventilée à 103 °C pendant 4 h, puis elle est exprimée en pourcentage.

📐 Formule - La matière organique est calculée par différence entre la matière sèche et les matières minérales : $\mathrm{MO}=\mathrm{MS}-\mathrm{MM}$.

📐 Formule - La matière azotée totale est estimée en multipliant l’azote par 6,25 : $\mathrm{MAT}=\mathrm{N}\times 6{,}25$.

Compléments

• La qualité des fourrages est plus variable que celle des concentrés, notamment selon les variétés, les conditions climatiques, le stade de récolte et le moment de la coupe ou de la récolte.

• Pour échantillonner un ensilage, on prélève trois poignées toutes les deux bennes ; pour le foin, on effectue cinq à dix prélèvements sur l’andain juste avant le pressage, ou au déchargement en cas de séchage en grange.

• Un échantillon final doit peser de 500 g à 1 à 2 kg ; un échantillon d’ensilage doit être envoyé rapidement au laboratoire ou congelé.

• Les matières minérales sont obtenues en calcinant l’aliment à 550 °C pendant 6 h ; la matière organique est détruite et les cendres restantes correspondent aux matières minérales.

• Les fourrages contiennent généralement de 1 à 12 % de minéraux, et les légumineuses en contiennent davantage que les graminées.

• La méthode Kjeldahl minéralise l’azote organique avec de l’acide sulfurique, dose ensuite l’ammoniac et en déduit la MAT en supposant que celle-ci contient 16 % d’azote.

📌 La MAT est un critère global qui surestime souvent la teneur réelle en protéines de l’aliment, car elle inclut une partie de l’azote non protéique.

• Le dosage des matières grasses brutes utilise l’hexane, mais il estime imparfaitement les lipides parce qu’il extrait aussi des substances non lipidiques comme des pigments.

• Les fourrages contiennent généralement de 2 à 5 % de lipides, ce qui rend leur analyse en matières grasses peu justifiée.

• La méthode de Weende, datée de 1860, réalise deux hydrolyses de l’aliment, l’une en milieu acide et l’autre en milieu basique, pour obtenir la cellulose brute.

💡 Astuce mémo

Échantillon représentatif → analyse fiable → ration mieux équilibrée

📖 7. Analyse par infrarouge

★ À maîtriser

• La méthode d’analyse par infrarouge repose sur les propriétés d’absorption de la matière organique dans le proche infrarouge. - Lila et al., 2000

• 🔄 L’analyse infrarouge suit ces étapes : (Lila et al., 2000) :

  1. Insérer l’échantillon de fourrage dans le spectrophotomètre pour obtenir un spectre brut.
  2. Comparer le spectre à une base de données régulièrement étalonnée par des analyses chimiques complémentaires.
  3. Déduire la composition chimique du fourrage.

• À partir de la composition chimique et des caractéristiques du fourrage renseignées sur une fiche, des équations de prédiction calculent ses valeurs alimentaires, notamment UFL, PDIN et PDIE. - Marney et al., 2014

📌 L’analyse infrarouge est très fiable pour un fourrage simple, comme le maïs ensilage ou un mélange de deux espèces prairiales, mais elle l’est moins pour évaluer la valeur alimentaire d’une prairie pluriannuelle multi-espèces.

Compléments

• La composition chimique déduite peut inclure :
  • la matière sèche (MS)
  • la matière azotée totale (MAT)
  • la cellulose brute (CB)
  • la matière minérale

📌 Pour une analyse infrarouge, il faut renseigner précisément les espèces présentes dans l’échantillon et leur part, le stade de récolte et le rang de la coupe.

• L’analyse infrarouge est peu onéreuse et fournit des résultats très rapidement, de façon immédiate à quelques jours, ce qui contribue à sa large diffusion.

💡 Astuce mémo

Échantillon → spectre → base étalonnée → composition → valeurs alimentaires

📖 8. Analyse chimique et interprétation ruminale

★ À maîtriser

• L’analyse chimique utilise des réactions physico-chimiques réalisées en laboratoire pour déduire la digestibilité de la matière organique du fourrage, puis des équations de prédiction pour calculer ses valeurs alimentaires, notamment UFL, PDIN et PDIE.

📌 La méthode chimique est la méthode de référence pour déterminer précisément la composition chimique d’un fourrage, y compris lorsque sa flore est complexe, notamment pour la MAT. - Marney et al., 2014

• La valorisation réelle des nutriments du fourrage peut différer de la valeur théorique de l’analyse selon les conditions de vie des bactéries dans le rumen, notamment l’oxygène, le pH et le pouvoir tampon.

Compléments

• L’analyse chimique est plus coûteuse et plus longue que l’analyse infrarouge pour obtenir les résultats.

📌 Pour privilégier les conditions de vie des bactéries dans le rumen, il est indispensable d’équilibrer les apports énergétiques et azotés ainsi que leur séquence d’apport. - Vérité et al., 1986

📌 Les analyses infrarouge et chimique utilisent toutes deux des équations de prédiction et des informations sur la nature de l’échantillon pour estimer les valeurs alimentaires ; seule diffère la méthode d’obtention de l’information brute, spectre ou résultats chimiques.

• La représentativité des échantillons de fourrage est primordiale, et un bon protocole d’échantillonnage compte autant que l’analyse elle-même.

💡 Astuce mémo

La chimie précise la composition ; le rumen conditionne la valorisation réelle

📖 9. Dosage des glucides pariétaux

★ À maîtriser

• 🔄 La méthode de Weende procède par deux hydrolyses successives :

  1. Hydrolyser l’aliment en milieu acide.
  2. Hydrolyser l’aliment en milieu basique.
  3. Obtenir la cellulose brute.

• La méthode de Van Soest sépare les fractions pariétales par des bains détergents : le bain neutre donne la NDF, qui regroupe cellulose, hémicellulose et lignine, tandis que le bain acide donne l’ADF, qui regroupe cellulose et lignine.

• Une variation de 1 % de lignine, à la hausse ou à la baisse, augmente ou diminue la digestibilité de 3,8 %.

Compléments

📌 La cellulose brute est un critère peu précis qui sous-estime les glucides pariétaux, mais elle donne une indication de la digestibilité de la matière organique et constitue un bon estimateur de la valeur NRS de l’aliment.

• La NDF correspond à la somme de la cellulose, de l’hémicellulose et de la lignine, tandis que l’ADF correspond à la cellulose et à la lignine.

• Dans la méthode de Van Soest, un bain acide contenant de l’acide sulfurique donne l’ADL, qui correspond à la lignine.

• Dans la méthode de Van Soest, la teneur en hémicellulose se déduit de la différence entre NDF et ADF, et la teneur en cellulose de la différence entre ADF et ADL.

• Les critères de Van Soest ne sont pas parfaits, mais ils améliorent la précision de l’estimation de la digestibilité de la matière organique par rapport à la cellulose brute.

💡 Astuce mémo

Weende regroupe ; Van Soest sépare les fractions pariétales

📖 10. ENA et mesure de la digestibilité

★ À maîtriser

📐 Formule - L’extractif non azoté (ENA) se calcule selon $\mathrm{ENA} = \mathrm{MO} - (\mathrm{MAT} + \mathrm{MGB} + \mathrm{CB})$.

• La digestibilité de la matière organique des aliments peut être mesurée par des analyses in vivo sur l’animal vivant ou in vitro en laboratoire.

Compléments

📌 L’ENA est un calcul et non un dosage.

• L’ENA correspond aux glucides cytoplasmiques, mais sa valeur est peu représentative parce qu’elle inclut encore des glucides pariétaux, notamment l’hémicellulose et la lignine.

📖 11. Analyse et prédiction des aliments

★ À maîtriser

• L’analyse de la composition des aliments permet de calculer leurs valeurs énergétiques et azotées ainsi que leurs teneurs en minéraux, puis l’INRAe prédit leurs valeurs par des équations.

📌 La SPIR est moins précise que les analyses chimiques classiques, mais elle est simple, rapide, moins coûteuse et ne nécessite pas de produits chimiques.

Compléments

• La SPIR signifie spectrométrie proche infrarouge.

• Les résultats d’analyse peuvent servir à rechercher dans les tables de l’INRAe le fourrage dont la composition est la plus proche de celle de l’échantillon.

📖 12. Évolutions liées au système SYSTALI

★ À maîtriser

• Avec le système SYSTALI, les valeurs énergétiques des aliments ont été revues à la hausse parce que les pertes énergétiques étaient auparavant surestimées, d’environ + 0,05 UFL/kg MSI.

📌 Avec SYSTALI, les valeurs PDIN et PDIE disparaissent au profit d’une valeur PDI, qui correspond à peu près à l’ancienne PDIE, et du nouveau critère BPR, Balance Protéique du Rumen, qui renseigne sur le fonctionnement du rumen.

📌 Les valeurs des tables de l’INRAe sont indicatives pour un niveau d’ingestion de référence et sont recalculées selon le niveau d’ingestion et la composition de la ration en fourrages et concentrés.

Compléments

• Avec SYSTALI, les valeurs PDI des aliments ont été revues à la baisse d’environ 10 %.

💡 Astuce mémo

Anciennes valeurs PDIN et PDIE remplacées par PDI et BPR.

📖 13. Définition et classification des fourrages

🔑 Notions clés & Définitions

• Fourrage : Correspond aux parties végétatives des plantes fourragères — tiges, feuilles, grains et fleurs — et constitue un aliment fibreux, encombrant et grossier, base de l’alimentation des herbivores.

★ À maîtriser

• La classification des fourrages distingue :
  • les fourrages verts, à 10 à 30 % de MS
  • les fourrages secs, à 85 à 90 % de MS
  • les ensilages, à 15 à 45 % de MS

Compléments

• Les fourrages contiennent plus de 15 % de cellulose.

• Les principales familles de plantes fourragères sont : les poacées ou graminées, comme le ray-grass, les légumineuses ou fabacées, comme la luzerne, les brassicacées, comme le colza

📖 14. Stade végétatif et valeur nutritive

★ À maîtriser

• La valeur nutritive et la digestibilité d’un fourrage varient avec son stade végétatif et avec la proportion de feuilles et de tiges.

• Les jeunes tiges ont une valeur alimentaire assez bonne, mais elles s’enrichissent en cellulose et se lignifient rapidement avec le temps, ce qui réduit leur digestibilité et leur valeur alimentaire.

• Au premier cycle des graminées, la proportion de limbes diminue rapidement tandis que celle des tiges augmente et que la valeur nutritive baisse; lors des cycles suivants, les repousses sont surtout feuillues et la valeur alimentaire baisse moins, sauf chez les espèces remontantes.

Compléments

• Les feuilles, surtout constituées de parenchyme, sont riches en glucides et en protéines et présentent une bonne digestibilité et une bonne valeur nutritive.

• Récolter un fourrage jeune favorise une valeur alimentaire élevée, mais réduit le rendement; le stade de récolte doit donc concilier valeur alimentaire et rendement.

• Pour concilier valeur alimentaire et rendement fourrager chez les graminées, la récolte se fait au stade d’épiaison.

• Chez les légumineuses, la proportion de feuilles diminue plus rapidement au cours des cycles que chez les graminées, et leur valeur nutritive varie davantage au cours du cycle.

• Dans les céréales ensilées comme le maïs, l’épi occupe une part croissante au cours du cycle et le grain représente 50 % de la matière sèche, ce qui contribue à une bonne valeur nutritive.

💡 Astuce mémo

Avec l’âge, les tiges et la lignine augmentent → la digestibilité diminue.

📖 15. Conservation des fourrages

★ À maîtriser

📌 Quelle que soit la méthode de conservation, un fourrage conservé a une valeur alimentaire inférieure à celle d’un fourrage vert.

• La fenaison et la déshydratation sont les deux techniques de conservation par voie sèche, dont l’objectif est d’obtenir au minimum 85 % de matière sèche.

Compléments

• Lors de la fenaison, l’herbe coupée perd son eau sous l’action de la chaleur, du vent et du soleil.

• La qualité du foin dépend :

  • de la qualité des plantes exploitées
  • du stade de récolte
  • des conditions météorologiques
  • des techniques de fenaison

• Pour réaliser un foin dans de bonnes conditions, il faut 3 à 5 jours consécutifs de beau temps.

• La déshydratation, coûteuse, est réservée aux fourrages d’excellente qualité, notamment la luzerne, et peut aussi servir à déshydrater des pulpes de betterave.

• La déshydratation consiste à hacher le fourrage vert puis à le dessécher à une température d’au moins 100 °C.

💡 Astuce mémo

Voie sèche : séchage ; voie humide : ensilage.

📊 Tableaux de synthèse

Comparaison des méthodes d’analyse des fourrages