Fiche de révision : Analyse et valeur des fourrages

📋 Plan du Cours

1. Constituants des aliments et matière sèche
2. Glucides alimentaires et digestibilité
3. Matières azotées alimentaires
4. Lipides alimentaires
5. Échantillonnage et analyses de base
6. Analyses des protéines et des fibres
7. Analyse par spectrométrie infrarouge
8. La méthode d’analyse chimique
9. Dosage des glucides et digestibilité
10. Valeurs alimentaires selon SYSTALI
11. Catégories et classification des fourrages
12. Composition et évolution des fourrages
13. Conservation et cycles végétatifs

📖 1. Constituants des aliments et matière sèche

★ À maîtriser

• La matière brute d’un aliment comprend l’eau et la matière sèche, tandis que la matière sèche comprend la matière minérale et la matière organique.

📐 Formule - La matière sèche vérifie $\mathrm{MS}=\mathrm{MM}+\mathrm{MO}=\mathrm{MM}+\mathrm{G}+\mathrm{L}+\mathrm{MA}+\mathrm{vit}=\mathrm{MB}-\mathrm{eau}$.

• Les quantités journalières indicatives de matière sèche 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 comme pour une chèvre.

Compléments

📐 Formule - La matière minérale vérifie $\mathrm{MM}=\mathrm{macro} + \mathrm{oligo}=\mathrm{MS}-\mathrm{MO}$ et la matière organique vérifie $\mathrm{MO}=\mathrm{G}+\mathrm{L}+\mathrm{MA}+\mathrm{vit}=\mathrm{MS}-\mathrm{MM}$.

• Un ensilage de maïs de 50 kg brut à 32 % de matière sèche apporte 15 kg de matière sèche, par le calcul 50 × 0,32.

📖 2. Glucides alimentaires et digestibilité

🔑 Notions clés & Définitions

• Cellulose : Le principal constituant de la paroi végétale, un polymère de glucose que seule une flore microbienne, notamment les bactéries cellulolytiques, peut dégrader.

★ À maîtriser

📌 Les glucides cytoplasmiques ou intracellulaires se trouvent dans les feuilles et les graines, tandis que les glucides pariétaux ou membranaires se trouvent dans les tiges et constituent la paroi végétale.

• L’amidon est un polymère de glucose comportant des liaisons alpha 1-4 et, en certains points, des liaisons alpha 1-6 ; il comprend 20 à 30 % d’amylose et 70 à 80 % d’amylopectine.

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

• Avec le vieillissement de la plante, la lignine incruste progressivement la cellulose et les hémicelluloses, la proportion de tiges augmente et la digestibilité du fourrage diminue.

📌 Les oses sont absorbés sans digestion préalable, les sucres en C₁₂ sont rapidement digérés et absorbés, l’amidon est digéré plus lentement, tandis que la cellulose et les hémicelluloses nécessitent une digestion prolongée par des bactéries cellulolytiques.

Compléments

• Les glucides cytoplasmiques comprennent des sucres solubles dans l’eau, des sucres de réserve insolubles tels que l’amidon et du fructosane, réserve située à la base des tiges des poacées qui favorise leur repousse.

• La formule générale de l’amidon est $(\mathrm{C}_6\mathrm{H}_{10}\mathrm{O}_5)_n$, où la valeur moyenne de n est comprise entre 500 et 1 000.

• Les hémicelluloses sont des chaînes de pentoses et d’hexoses, dégradées par les bactéries cellulolytiques ; elles sont moins digestibles que la cellulose et souvent associées à la lignine.

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

• La fibre végétale associe cellulose, hémicellulose et lignine, cette dernière étant indigestible.

💡 Astuce mémo

L’amidon à l’intérieur, la cellulose dans la paroi : l’un se dégrade plus vite que l’autre.

📖 3. Matières azotées alimentaires

★ 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 comptent plus de 100 acides aminés, les polypeptides complexes en comptent de 10 à 100 et les oligopeptides moins de 10.

Compléments

• Les matières azotées se trouvent surtout dans le cytoplasme, notamment 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
  • les nitrates
  • les nitrites
  • les bases azotées des acides nucléiques

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

📌 Les matières azotées protéiques ou protéiniques désignent les matières non solubilisées, essentiellement les protéines, tandis que les matières azotées protidiques incluent aussi les acides aminés.

• Le terme « protéines brutes » figurant sur les étiquettes d’aliments du bétail est équivalent à « matières azotées totales ». - INRAP (coord.), Alimentation des bovins, ITEB, 1984

📖 4. Lipides alimentaires

🔑 Notions clés & Définitions

• Lipides alimentaires : Les lipides alimentaires se trouvent dans les chloroplastes des cellules, les germes des grains et la cuticule des feuilles ; ce sont des esters d’acides gras.

📝 Points essentiels

• La formation d’un ester résulte de la réaction d’un acide avec un alcool, qui produit un ester et de l’eau.

📖 5. Échantillonnage et analyses de base

★ À maîtriser

📌 Pour qu’une analyse soit fiable, l’échantillon doit être représentatif de la récolte, correctement conservé et rapidement transporté au laboratoire.

• Pour l’ensilage, il faut prélever un échantillon toutes les deux bennes, à raison de trois poignées à chaque fois ; pour le foin, il faut effectuer 5 à 10 prélèvements sur l’andain juste avant le pressage ou au déchargement en cas de séchage en grange.

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

• La matière minérale est obtenue en calcinant l’aliment à 550 °C pendant 6 heures, ce qui détruit la matière organique et laisse les cendres brutes ; la matière organique se calcule ensuite par différence avec la matière sèche.

Compléments

• L’échantillon final visé pèse de 500 g à 1 à 2 kg.

📌 Un échantillon d’ensilage doit être envoyé rapidement au laboratoire ou congelé.

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

📖 6. Analyses des protéines et des fibres

★ À maîtriser

• La méthode Kjeldahl minéralise l’azote organique par l’acide sulfurique, dose l’azote obtenu et en déduit les matières azotées totales en supposant qu’elles contiennent 16 % d’azote.

📐 Formule - La matière azotée totale est calculée par $\mathrm{MAT}=\mathrm{g\ N\ Kjeldahl}\times 6{,}25$.

• Le dosage des matières grasses brutes utilise l’hexane comme solvant, mais peut aussi extraire des substances non lipidiques comme les pigments et fournit donc une estimation imprécise.

• La méthode de Weende (1931) soumet l’aliment à deux hydrolyses, l’une en milieu acide et l’autre en milieu basique, pour obtenir la cellulose brute.

Compléments

• La MAT est un critère global qui surestime souvent la teneur réelle en protéines de l’aliment, car elle comprend une part d’azote non protidique.

• Les fourrages contiennent généralement 2 à 5 % de lipides, ce qui ne justifie pas toujours une analyse des matières grasses brutes.

• La cellulose brute de la méthode de Weende comprend la cellulose, une partie de l’hémicellulose et une petite partie de la lignine ; ce critère sous-estime les glucides pariétaux et donne une indication de la digestibilité de la matière organique.

📖 7. Analyse par spectrométrie infrarouge

★ À maîtriser

• La méthode d’analyse par infrarouge repose sur l’absorption de la matière organique dans le proche infrarouge et commence par l’insertion d’un échantillon dans un spectrophotomètre pour obtenir un spectre brut, ensuite comparé à une base de données régulièrement étalonnée par des analyses chimiques complémentaires. - Lila et al., 2000

• À partir de la composition chimique estimée et des caractéristiques renseignées sur la fiche (nature, espèces et cycle de végétation), des équations de prédiction calculent les valeurs alimentaires du fourrage, notamment les UFL, PDIN et PDIE. - Marney et al., 2014

📌 L’analyse infrarouge est très fiable pour les fourrages simples, tels que les ensilages ou les mélanges de deux espèces prairiales, mais elle l’est moins pour évaluer les prairies pluri-espèces de plusieurs années.

Compléments

📌 L’analyse infrarouge exige de renseigner précisément les espèces présentes dans l’échantillon, leur proportion, le stade de récolte et le rang de coupe.

• L’analyse infrarouge fournit des résultats immédiatement ou en quelques jours et est peu coûteuse, ce qui explique sa large diffusion.

💡 Astuce mémo

Échantillon → spectre → comparaison à la base de données

📖 8. La méthode d’analyse chimique

🔑 Notions clés & Définitions

• Analyse chimique : Utilise des réactions physico-chimiques en laboratoire pour déduire la digestibilité de la matière organique du fourrage.

★ À maîtriser

• L’analyse chimique est la méthode de référence la plus précise pour déterminer la composition chimique d’un fourrage, notamment sa matière sèche, sa matière azotée totale, sa cellulose brute et sa matière minérale.

Compléments

• À partir de la digestibilité obtenue par analyse chimique, des équations de prédiction permettent de calculer les valeurs alimentaires du fourrage, notamment les UFL, PDIN et PDIE.

📌 L’analyse chimique est plus précise pour déterminer la composition chimique, mais elle est plus coûteuse et plus longue que l’analyse infrarouge. - Marney et al., 2014

• Le fonctionnement du rumen varie notamment selon :
  • l’oxygène
  • le pH
  • le pouvoir tampon

📌 La valorisation réelle des nutriments du fourrage dépend des conditions de vie des bactéries dans le rumen et peut donc différer de la valeur théorique issue de l’analyse.

📌 Pour favoriser les conditions de vie des bactéries du rumen, il faut équilibrer les apports énergétiques et azotés ainsi que leur séquence d’apport. - Vérité et al., 1986

💡 Astuce mémo

Le spectre décrit l’information brute de l’infrarouge ; les réactions physico-chimiques fondent l’analyse chimique.

📖 9. Dosage des glucides et digestibilité

🔑 Notions clés & Définitions

• Méthode de Van Soest : Estime plus précisément la part des glucides pariétaux en soumettant l’aliment à plusieurs bains détergents.
• Extractif non azoté : L’extractif non azoté (ENA) est calculé par $\mathrm{ENA}=\mathrm{MO}-(\mathrm{MAT}+\mathrm{MGB}+\mathrm{CB})$ et correspond aux glucides cytoplasmiques, mais sa valeur est peu représentative car elle inclut encore des glucides pariétaux, notamment l’hémicellulose et la lignine.

★ À maîtriser

📌 Pour les deux méthodes d’analyse, les valeurs alimentaires nécessitent des équations de prédiction et des informations sur la nature de l’échantillon ; seule l’obtention de l’information brute diffère, par spectre infrarouge ou par résultats de réactions chimiques.

• Le traitement par un détergent en milieu neutre donne le NDF, qui correspond à la somme des parois : cellulose, hémicellulose et lignine.

• Une augmentation de 1 % de lignine diminue la digestibilité de 3,8 %, et une diminution de 1 % de lignine l’augmente de 3,8 %.

Compléments

• Le traitement par un détergent en milieu acide donne l’ADF, constitué de cellulose et de lignine ; la différence entre NDF et ADF permet d’estimer l’hémicellulose.

• Le traitement par un détergent en milieu acide avec de l’acide sulfurique donne l’ADL, correspondant à la lignine ; la différence entre ADF et ADL permet d’estimer la cellulose.

📌 L’ENA n’est pas mesuré par un dosage : il est obtenu par calcul à partir de la matière organique, de la matière azotée totale, des matières grasses brutes et de la cellulose brute.

• Les méthodes in vivo, réalisées sur l’animal vivant, et in vitro, réalisées en laboratoire, permettent de mesurer la digestibilité de la matière organique des aliments.

📖 10. Valeurs alimentaires selon SYSTALI

★ À maîtriser

• L’analyse des aliments permet de calculer leurs valeurs énergétiques, leurs valeurs azotées et leurs teneurs en minéraux, et l’INRAe prédit ces valeurs à partir de leur composition chimique.

• Avec le système SYSTALI, les valeurs énergétiques des aliments ont été relevées d’environ 0,05 UFL/kg MSI, car les pertes énergétiques antérieurement estimées étaient considérées comme surestimées.

📌 Avec SYSTALI, les valeurs PDIN et PDIE des aliments sont remplacées par une valeur PDI, correspondant approximativement à l’ancienne valeur PDIE, et par le nouveau critère BPR, ou Balance Protéique du Rumen.

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

Compléments

• Les résultats d’analyse peuvent servir à repérer, dans les tables de l’INRAe, le fourrage dont la composition se rapproche le plus de celle de l’échantillon.

📌 La spectrométrie proche infrarouge (SPIR) est moins précise que les analyses chimiques classiques, mais elle est simple, rapide et ne nécessite pas de produits chimiques.

• Avec SYSTALI, les valeurs PDI des aliments ont été diminuées d’environ 10 %.

📖 11. Catégories et classification des fourrages

🔑 Notions clés & Définitions

• Fourrage : Correspond aux parties végétatives des plantes fourragères, notamment les tiges, les feuilles, les grains et les fleurs ; riche en fibres, il contient plus de 15 % de cellulose et constitue un aliment encombrant et grossier, base de l’alimentation des herbivores.

★ À maîtriser

• Les trois principaux groupes d’aliments destinés aux animaux d’élevage sont :

  • les fourrages
  • les concentrés
  • les racines et tubercules

• La classification des fourrages distingue :

  • le fourrage vert, à 10 à 30 % de MS
  • le fourrage sec, à 85 à 90 % de MS
  • l’ensilage, à 15 à 45 % de MS

Compléments

• Les principales familles de plantes fourragères comprennent : les Poacées ou graminées, comme le RGI, les légumineuses ou Fabacées, comme la luzerne, les Brassicacées, comme le colza

📖 12. Composition et évolution des fourrages

★ À maîtriser

• La valeur alimentaire et l’ingestibilité d’un fourrage varient avec le stade végétatif, et la proportion de tiges et de feuilles est déterminante car ces parties n’ont pas les mêmes valeurs alimentaires.

📌 Les feuilles, surtout constituées de parenchyme, sont particulièrement intéressantes car elles contiennent des glucides et des protéines intracellulaires très digestibles et ont une bonne valeur nutritive.

• Avec l’âge, les tiges s’enrichissent en cellulose et se lignifient rapidement, ce qui diminue leur digestibilité et leur valeur alimentaire.

Compléments

• Les feuilles de graminées contiennent peu de sclérenchyme lignifié, tandis que le sclérenchyme est dominant dans la paille de blé et les chaumes de graminées.

📌 Un fourrage exploité jeune peut avoir une valeur alimentaire élevée, mais son rendement est faible, ce qui impose de rechercher un stade de récolte optimal.

💡 Astuce mémo

Avec l’âge, les tiges se lignifient → leur digestibilité et leur valeur alimentaire diminuent.

📖 13. Conservation et cycles végétatifs

★ À maîtriser

📌 Quel que soit son mode 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.

📌 Au premier cycle des graminées, la proportion de limbes diminue rapidement tandis que celle des tiges augmente, ce qui fait baisser la valeur nutritive ; aux cycles suivants, les repousses sont surtout feuillues et la valeur alimentaire diminue moins, sauf chez les espèces remontantes.

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

Compléments

• Lors de la fenaison, la chaleur, le vent et le soleil éliminent l’eau de l’herbe coupée.

• La qualité du foin dépend :

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

• La fenaison dans de bonnes conditions exige 3 à 5 jours consécutifs de beau temps.

• La déshydratation, coûteuse et réservée aux fourrages d’excellente qualité, consiste à hacher le fourrage vert puis à le dessécher à une température d’au moins 100 °C ; elle est notamment utilisée pour la luzerne et les pulpes de betteraves.

📌 Pour concilier valeur alimentaire et rendement fourrager, les graminées sont récoltées au stade d’épiaison.

📌 Chez les légumineuses, la proportion de feuilles diminue moins rapidement au fil des cycles que chez les graminées, si bien que leur valeur nutritive varie moins au cours du cycle.

📊 Tableaux de synthèse

Analyse infrarouge et analyse chimique