Brevet FR2695007A1 — publié le 19940304

La présente invention concerne un complexe alimentaire assurant la protection de principes actifs en forme de substances nutritives ou médicamenteuses destinées aux ruminants ; elle concerne également le procédé d'obtention de ce complexe ainsi que les granulés alimentaires contenant de tels complexes. La notion de rentabilité dans le domaine de la production de viande ou de lait notamment, a entraîné une augmentation importante de l'utilisation d'acides aminés de synthèse, de vitamines ou de principes actifs thérapeutiques pour l'alimentation des animaux ruminants. Ces substances sont incorporées dans les rations alimentaires traditionnelles constituées de fourrages et/ou de granulés, mais leur efficacité est très limitée car seulement une faible proportion de ce qui est ingéré parvient sous forme utile au système sanguin. En effet, les micro-organismes présents dans le rumen de l'animal dégradent, inactivent ou utilisent pour leurs propres besoins une grande partie de ces substances. De nombreuses études ont porté sur les possibilités de protection de ces substances et notamment des acides aminés de synthèse (méthionine, lysine...). Ainsi, certains traitements technologiques prévoient l'utilisation de microsphères protectrices à dissolution contrôlée, dans lesquelles sont cloisonnées la ou les substances biologiquement actives. La matrice protectrice de ces microsphères peut être obtenue par modification stéréochimique d'une substance d'origine lipidique avec des polymères à action gélifiante ; elle est destinée à protéger les principes actifs contre l'action du rumen et elle les libère au niveau duodénal en fonction des caractéristiques physiologiques (variation de PH) de l'appareil digestif du ruminant. Les techniques de protection utilisées jusqu'à maintenant présentent l'inconvénient, pour certaines, de n'hêtre pas compatibles avec l'économie des productions animales ou, pour d'autres, de ne pas résister à la granulation lors de la fabrication des aliments. La présente invention propose un produit nouveau en forme de complexe alimentaire qui permet de protéger des substances nutritives ou médicamenteuses de la dégradation ruminale. Ce complexe a pour but de transporter de façon intacte un taux important du principe actif dans l'appareil digestif de l'animal, jusqu'au système sanguin. Un autre but de l'invention est de proposer une technologie de protection des principes actifs dont la mise en oeuvre est économiquement acceptable dans le domaine de la nutrition animale, ctest-à-dire qui n'utilise pas de techniques ou de matériaux onéreux. Le complexe alimentaire selon l'invention se présente sous la forme de particules constituées d'un noyau en forme de support poreux dans lequel est piégée la substance nutritive ou médicamenteuse et qui est enrobé par une matrice de nature protéique. Selon une forme de réalisation préférée, le support poreux est constitué de sciure de bois dont les grains ont de préférence une taille comprise entre 0,5 et 3 mm. La matrice de nature protéique est de préférence constituée de sang. Ce sang peut être traité par des tannins végétaux, par exemple présents selon un taux compris entre 6 et 15 % par rapport aux matières azotées du sang (MAT). Toujours selon 1 invention, le noyau des particules est enrobé par une pluralité de couches successives de matrice de nature protéique (dix de préférence). La dernière couche d'enrobage est avantageusement constituée d'une solution de tannin pur, concentrée à 20 X par exemple. L'invention concerne encore le procédé d'obtention des particules enrobées décrites ci-dessus. Ce procédé consiste, dans un premier temps, à mettre en solution la substance nutritive ou médicamenteuse, laquelle substance se présente sous la forme d'un principe actif du genre acide aminé de synthèse, vitamine ou médicament. Cette solution est ensuite mise en contact avec le support poreux, en forme de sciure de bois par exemple, pour réaliser le piégeage du principe actif par absorption ; les noyaux particulaires obtenus sont enfin enrobés par la matrice de nature protéique, laquelle est constituée par exemple de sang éventuellement traité par des tannins végétaux. Les noyaux de support poreux dans lesquels est piégée la substance nutritive ou médicamenteuse sont de préférence séchés avant d'etre enrobés par la matrice de nature protéique. En outre, cet enrobage est réalisé par couches successives et chaque couche subit une opération de séchage avant l'application de la couche suivante. Toujours selon l'invention, les couches d'enrobage sont réalisées par pulvérisation sur les noyaux disposés dans un mélangeur du type à pales ou à vis hélicoïdale par exemple. Les matériaux utilisés pour protéger les principes actifs de la dégradation ruminale ne présentent aucune toxicité, ni pour l'animal hôte, ni pour la micro-flore ruminale. Ces matériaux (sciure de bois et sang) sont des sous-produits ou des déchets d'industries annexes, aisément disponibles ; leur utilisation, associée à un procédé de préparation très simple rend le complexe final très peu onéreux et économiquement acceptable dans le domaine de la nutrition animale. En outre, la sciure de bois utilisée à titre de matériaux poreux de piégeage pour le principe actif à protéger est relativement souple et comporte une certaine "élasticité" intrinsèque. Cette particularité rend le complexe alimentaire très peu sensible à la compression et il peut de ce fait être incorporé sans difficulté dans les aliments destinés aux ruminants, notamment sous forme de granulés. L'invention va maintenant etre illustrée, sans être aucunement limitée, par la description suivante d'un mode de réalisation possible, donné uniquement à titre d'exemple et correspondant à la protection d'un acide aminé de synthèse : la méthionine. Le procédé de préparation du complexe alimentaire selon l'invention consiste, dans un premier temps, à préparer une solution enrichie en acide aminé. La D.L. méthionine étant très peu soluble en milieu aqueux, cette faible solubilité ne permet pas d'enrichir suffisamment le milieu. On utilise alors du méthioninate de sodium liquide, en raison de ses caractéristiques propres qui sont une forte teneur en méthionine (40 %) et une faible viscosité (15,2 centistokes). I1 est utilisé sans dilution préalable. La sciure de bois est utilisée comme support poreux et particulaire pour absorber la solution concentrée d'acide aminé. Son faible coût et sa grande disponibilité sur le marché la rendent très attractive pour le procédé selon l'invention. La sciure utilisée est un mélange de plusieurs essences d'arbres. Son conditionnement consiste à la sécher à 60"C sous ventilation légère. Elle est ensuite tamisée une première fois sur mailles de 3 mm afin d'éliminer les grosses particules, puis une deuxième fois sur mailles de 0,51 mm pour la débarrasser des poussières. Cette sciure est capable d'absorber deux à trois fois son poids en eau. La sciure est mise à tremper dans la solution d'acide aminé sur la base de 1 kg de sciure pour 2,5 litres de solution concentrée, à température ambiante et pendant un temps de l'ordre de 3 à 6 heures pour obtenir une bonne pénétration du principe actif dans les fibres des particules du support poreux. Elle subit ensuite une opération de dessication dans laquelle l'ensemble est étalé et séché sous ventilation à 80"C. La quantité de liquide utilisée pour le trempage de la sciure est volontairement limitée en-dessous de ces propres capacités d'absorption pour assurer une meilleure pénétration de l'acide aminé entre les fibres des particules de sciure et pour éviter qu'une trop grande quantité d'acide aminé ne se retrouve en surface après la dessication. La matrice d'enrobage de l'acide aminé piégé dans la sciure est essentiellement constituée par du sang d'abattoir appliqué en couches successives autour des particules de sciure. I1 demande peu de préparation et son coût est très faible. Le sang utilisé est défibriné et non coagulé ; sa teneur en protéines est de 16,9 g de protéines pour 100 ml de sang. On peut le conserver au froid (40C) pendant 4 jours. Avant son utilisation, il est filtré pour éliminer d'éventuels caillots qui se seraient formés. Le sang peut etre utilisé pur mais on lui fait subir de préférence un traitement chimique par adjonction de substances tannantes qui permet de renforcer la résistance de la matrice protéique. Les tannins utilisés sont des tannins végétaux qui sont généralement utilisés en tonnellerie pour clarifier les vins. Ils se présentent sous la forme d'une poudre chamois clair contenant 65 à 70 % de tannins galliques à très fort pouvoir tannant. Ils doivent etre conservés à l'abri de la lumière et de l'humidité. Les tannins galliques sont des composés naturels qui ont la faculté de former des liaisons hydrogène réversibles entre leurs groupements phénoliques et les protéines ; cette caractéristique permet de renforcer la structure de la matrice protéique. Les tannins peuvent etre additionnés au sang soit sous forme de poudre soit sous forme d'une solution. Afin de pouvoir pulvériser facilement le mélange sang-tannin, celui-ci ne doit pas contenir de grumeaux. Les tannins mis en solution dans de l'eau permettent d'éviter au maximum la formation de ces grumeaux et le mélange des deux composés se fait plus facilement. Les protéines du sang sont tannées par une solution de tannin la plus concentrée possible (20 %) qui est ajoutée lentement au sang sous agitation. La dose maximale tolérée par le sang est de 120 ml de solution pour un litre de sang, sinon le mélange devient beaucoup trop pâteux pour etre pulvérisé convenablement. La solution de tannin est de préférence ajoutée au sang dans des quantités telles que le taux de tannin soit compris entre 6 et 15 % par rapport à la MAT du sang. En outre, pour améliorer les capacités protectrices de la matrice protéique, on réalise le mélange entre le sang et les tannins à une température de contact comprise entre 20 et 30"C. De plus, il est préférable de conserver un temps de contact d'environ 15 minutes entre le sang et les tannins avant d'utiliser le mélange pour l'enrobage. Etant donné cette particularité, liée à une efficacité maximale de protection, le mélange ne peut pas etre conservé trop longtemps et il doit etre préparé extemporanément. Pour réaliser l'enrobage, après dessication, la sciure enrichie en acide aminé est placée dans un mélangeur muni de moyens de pulvérisation. Au cours du brassage de l'échantillon, l'application de la matrice protéique est faite en plusieurs couches et chaque couche est appliquée sur une base de 11 ordre de 200 ml de mélange sang-tannin pour 500 g de sciure traitée par la solution d'acide aminé selon les conditions précédemment décrites. La pulvérisation et le brassage sont réalisés de façon à obtenir un enrobage optimal. L'application de chaque couche est immédiatement suivie par une opération de dessication du produit, à une température de l'ordre de 110 à 1300C. Cette dessication peut etre réalisée en-dehors du mélangeur mais de préférence, ce dernier comporte un système de séchage incorporé qui assure un traitement optimal. L'enrobage des noyaux de sciure par la matrice protéique peut éventuellement etre suivi par l'application d'une couche finale de tannin à 20 % pulvérisée pure à raison de 50 ml par rapport à la base de quantités précédemment indiquée. Cette dernière couche est destinée à renforcer la structure de la coque protectrice. Les conditions de traitement de la sciure et de la matrice protéique, le nombre de couches d'enrobage appliquées, leur nature et leurs conditions d'application, sont adaptés pour obtenir une protection optimale du principe actif. Un exemple précis de traitement est indiqué ci-après : - sciure de bois tamisée (3-0,5 mm) et séchée à 600C sous ventilation - temps de trempage de la sciure dans la solution concentrée d'acide aminé de 6 heures (500 g de sciure/1,25 litre de solution) - séchage des noyaux traités sous ventilation à 800C pendant 10 heures - application de 10 couches de sang-tannin à raison de 200 ml de mélange pour 500 g de sciure traitée ; - quantité de solution de tannin (à 20 %) ajoutée au sang : 15 % par rapport à la MAT du sang - séchage des couches à une température de 1200C - application d'une ultime couche de solution de tannin à 20 % à raison de 50 ml pour les quantités sus-indiquées. Résultats La digestibilité et la disponibilité de cet échantillon au niveau intestinal ont été testées par les méthodes classiques du domaine (Mesure de solubilité de l'azote, méthode des "sachets nylon", méthode des "sachets mobiles"..). Les résultats sont indiqués ci-après * sciure/méthionine 25 MAT (%) * sciure/méthionine/sang-tannin avant séjour 41 après 8h 47 après 16h 46 Digestibilité totale (%) MAT 91 Dégradation ruminale (%) MAT après 16h 43 Digestibilité intestinale (%) MAT 83 Disponibilité intestinale (%) MAT 47 Quantité d'A.A. protégé (%) après 16h 46 Ce traitement donne donc une dégradation ruminale des Matières Azotées Totales (MAT) de 43 %. Compte-tenu que les digestibilités totales et intestinales des MAT sont très élevées (91 et 83 % respectivement), la disponibilité intestinale de ces MAT reste importante (47 %). Sur ces 47 g de MAT qui sont disponibles au niveau intestinal, 46 % sont représentés par la méthionine. Ces résultats montrent bien l'efficacité de la protection de cet acide aminé au niveau ruminal tout en permettant sa disponibilité au niveau intestinal. REVENDICATIONS 1.- Complexe alimentaire assurant la protection de substances nutritives ou médicamenteuses destinées aux ruminants, caractérisé en ce qu'il se présente sous la forme de particules constituées d'un noyau en forme de support poreux dans lequel est piégée la substance nutritive ou médicamenteuse, lequel noyau est enrobé par une matrice de nature protéique. 2.- Complexe alimentaire selon la revendication 1, caractérisé en ce que le support poreux est constitué de sciure de bois. 3.- Complexe alimentaire selon la revendication 2, caractérisé en ce que le support poreux est constitué de sciure de bois dont les grains ont une taille comprise entre 0,5 et 3 mm. 4.- Complexe alimentaire selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la matrice de nature protéique est constituée de sang. 5.- Complexe alimentaire selon la revendication 4, caractérisé en ce que la matrice de nature protéique est constituée de sang traité par des tannins végétaux. 6.- Complexe alimentaire selon la revendication 5, caractérisé en ce que le pourcentage de tannin dans le sang est compris entre 6 et 15 % par rapport à la MAT du sang. 7.- Complexe alimentaire selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le noyau des particules est enrobé par une pluralité de couches successives de matrice de nature protéique. 8.- Complexe alimentaire selon la revendication 7, caractérisé en ce que le noyau des particules est enrobé par dix couches environ de matrice protéique. 9.- Complexe alimentaire selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu'il est revêtu d'une ultime couche d'enrobage constituée d'une solution de tannin. 10.- Granulé alimentaire pour ruminants, caractérisé en ce qu'il contient des particules enrobées selon l'une quelconque des revendications 1 à 9. 11.- Procédé d'obtention du complexe alimentaire selon l'une quelconque des revendicatons 1 à 9, caractérisé en ce qu'il consiste - à mettre en solution la substance nutritive ou médicamenteuse, - à faire absorber la solution obtenue par le support poreux sous forme particulaire, - à enrober les noyaux obtenus par la matrice de nature protéique. 12.- Procédé selon la revendicaiton 11, caractérisé en ce qu'il consiste à sécher les noyaux de support poreux dans lesquels est piégée la substance nutritive ou médicamenteuse avant de les enrober par la matrice protéique. 13.- Procédé selon l'une quelconque des revendications 11 ou 12, caractérisé en ce qu'il consiste a enrober les noyaux par des couches successives de matière protéique, chaque couche subissant une opération de séchage avant l'application de la couche suivante. 14.- Procédé selon l'une quelconque des revendications 11 à 13, caractérisé en ce que les couches d'enrobage sont réalisées par pulvérisation sur les noyaux disposés dans un mélangeur à pales ou à vis hélicoïdale.