Dans la formulation des aliments modernes pour animaux, nous accordons généralement beaucoup d'attention à l'énergie, aux protéines ou aux acides aminés synthétiques. Cependant, le fonctionnement physiologique de l'animal dépend de manière critique d'un autre groupe de nutriments qui, bien qu'ils n'apportent pas d'énergie, sont absolument essentiels au bon fonctionnement du métabolisme : les macrominéraux. Leur influence ne se limite pas à la structure osseuse ou au maintien de l'équilibre acido-basique ; ils déterminent également l'efficacité avec laquelle l'animal utilise les autres nutriments et, par conséquent, son rendement productif.
Parmi les macrominéraux, quatre se distinguent par leur impact direct sur la croissance, la santé et l'efficacité : le calcium (Ca), le phosphore (P), le magnésium (Mg) et le sodium (Na). Leur importance nutritionnelle a été démontrée depuis des décennies et des auteurs tels que Ammerman, Baker, Henry ou Hall ont insisté sur le fait qu'il ne suffit pas de couvrir les besoins théoriques. La qualité des sources minérales, leur solubilité, leur pureté, leur granulométrie et leur stabilité déterminent leur disponibilité réelle et, par conséquent, la réponse de l'animal.
De plus, dans une usine d'aliments pour animaux moderne, les macrominéraux ne doivent pas seulement être considérés d'un point de vue nutritionnel. Leur comportement physique (fluidité, hygroscopicité, densité, granulométrie) a une incidence directe sur les processus industriels tels que le dosage, le mélange, le transport interne ou le déchargement dans les trémies. Comprendre le comportement de chaque minéral permet d'améliorer la fiabilité du processus et la cohérence entre les lots.
Cet article offre une vision technique et actualisée du rôle de ces macrominéraux, en intégrant les aspects physiologiques et industriels, et en s'appuyant sur des références classiques en matière de nutrition et sur l'expérience pratique des usines d'aliments pour animaux.
Le calcium : bien plus qu'un composant structurel
Le calcium est peut-être le macrominéral le plus associé à la structure osseuse, mais son rôle est beaucoup plus large. Il intervient dans la contraction musculaire, la transmission nerveuse, la coagulation sanguine et l'activation de nombreuses enzymes. Une insuffisance ou un déséquilibre dans son apport affecte directement le développement du squelette, le bien-être animal et l'efficacité productive.
Sources de calcium et variabilité industrielle
Les sources de calcium les plus courantes dans l'alimentation animale sont :
- Carbonate de calcium
- Phosphates calciques (dicalcique, monodicalcique, monocalcique)
- Farines animales (de moins en moins utilisées)
Le carbonate de calcium est la source prédominante en raison de sa disponibilité et de son coût, mais sa qualité est étonnamment variable. Roland et Bryant ont déjà démontré que deux carbonates d'apparence similaire peuvent présenter des solubilités très différentes en fonction de leur pureté minérale, de leur granulométrie et de leur traitement thermique.
D'un point de vue industriel, la granulométrie du carbonate de calcium influe directement sur son comportement dans les trémies et les systèmes de dosage. Les particules trop fines ont tendance à générer de la poussière, des agglomérats et des ponts dans les trémies ; les particules grossières peuvent se séparer des autres ingrédients pendant le transport interne. La conception de l'usine, en particulier la géométrie des trémies et la capacité du mélangeur, influence considérablement la manipulation de ce minéral.
Le rôle de la taille des particules
La taille des particules est essentielle tant pour l'absorption physiologique que pour le comportement industriel. Chez les volailles, le carbonate de calcium grossier reste plus longtemps dans le gésier, fournissant un apport soutenu qui améliore la qualité de la coquille. Chez les porcs, les particules fines sont plus solubles, mais elles peuvent interagir avec le phosphore et réduire l'efficacité de la phytase si le pH gastrique est inadéquat.
Interactions du calcium avec d'autres nutriments
Le calcium interagit avec les phytates, les phosphates et les acides aminés. Un excès peut réduire la disponibilité du phosphore et limiter l'efficacité des phytases. De même, des niveaux très élevés altèrent la digestibilité des acides aminés essentiels, augmentent l'excrétion fécale et détériorent la conversion alimentaire. D'un point de vue environnemental, un excès de calcium combiné à du phosphore non absorbé augmente les pertes minérales.
Le phosphore : le minerai le plus coûteux et le plus variable
Le phosphore participe à des processus fondamentaux : formation osseuse, métabolisme énergétique (ATP), phosphorylation, transport des nutriments et régulation cellulaire. C'est l'un des minéraux les plus coûteux de l'alimentation et également l'un des plus affectés par la variabilité entre les lots.
Variabilité des sources de phosphore
Les sources les plus courantes sont :
- Phytates des céréales (faible disponibilité)
- Phosphates inorganiques (DCP, MDCP, MCP)
- Farines animales
- Sous-produits végétaux
Les travaux de Hall (1997) et du CVB (1997) ont démontré que la digestibilité du phosphore peut varier de plus de 20%, même au sein d'un même type de phosphate. Cela affecte directement la formulation et oblige à travailler avec des marges de sécurité ou à caractériser analytiquement chaque approvisionnement.
Fitase : les clés de son efficacité
L'incorporation des phytases a révolutionné la nutrition minérale, permettant de libérer le phosphore lié aux phytates et de réduire l'utilisation de phosphates inorganiques. Cependant, leur efficacité dépend de paramètres tels que :
- pH du tractus gastro-intestinal
- taux de calcium
- type de phytate présent dans les aliments
- temps de rétention
D'un point de vue industriel, l'action réelle de la phytase dépend également de l'homogénéité avec laquelle elle est répartie dans l'alimentation animale. Un mélange déficient, en particulier dans les installations équipées de mélangeurs de grande capacité, peut réduire considérablement son efficacité.
Le magnésium : un minéral essentiel
Bien que moins souvent mentionné que le calcium ou le phosphore, le magnésium participe à plus de 300 réactions enzymatiques. Il est essentiel au métabolisme énergétique, à la stabilité neuromusculaire, à la relaxation musculaire et à l'intégrité du squelette.
Sources de magnésium et variabilité
Les sources les plus utilisées sont :
- Oxyde de magnésium
- Carbonate de magnésium
- Sulfate de magnésium
L'oxyde de magnésium se distingue par sa concentration, mais sa solubilité réelle varie considérablement en fonction de son origine, du processus de calcination et de la température de fabrication. Henry (1995) a souligné que deux oxydes ayant une composition chimique similaire peuvent présenter une disponibilité pratique radicalement différente.
Dans les usines d'aliments pour animaux, les oxydes à faible solubilité peuvent se comporter comme des particules très denses qui se séparent facilement pendant le mélange, en particulier dans les usines comportant de longs trajets de transport ou de multiples points de chute.
Le magnésium dans les situations de stress
Le magnésium module l'excitabilité musculaire. En cas de stress thermique ou métabolique, de légères carences peuvent provoquer des tremblements musculaires, une moins bonne conversion, une consommation réduite et une croissance ralentie. Dans les exploitations situées dans des climats chauds, son rôle revêt une importance particulière.
Le sodium : équilibre hydrique et transport actif
Le sodium participe à la transmission nerveuse, à la régulation acido-basique, à l'équilibre osmotique et au transport actif des nutriments. Son apport influence directement la consommation d'eau et la physiologie intestinale.
Sources de sodium
- Chlorure de sodium (sel commun)
- Bicarbonate de soude
Le sel apporte du sodium et du chlore ; le bicarbonate introduit un effet tampon, essentiel dans les régimes acidogènes ou en cas de forte chaleur. Baker (1995) a souligné que ce n'est pas le sodium isolé, mais l'équilibre électrolytique (Na + K – Cl) qui détermine de nombreux processus métaboliques.
La qualité industrielle des minéraux
La qualité réelle des minéraux ne dépend pas uniquement de leur composition chimique. Leur comportement dans l'usine influence la fluidité, le dosage, la vitesse de chute, le mélange et l'homogénéité. Les aspects les plus critiques sont les suivants :
- Granulométrie
- Densité apparente
- Hygroscopicité
- Stabilité physico-chimique
- Compatibilité avec les vitamines et les enzymes
Les minéraux très fins génèrent de la poussière, un agglomérat et un risque de rétention sur les parois des trémies. Les minéraux très denses ont tendance à se séparer pendant le transport ou le mélange. Les minéraux hygroscopiques peuvent absorber l'humidité dans les silos, se compacter et former des croûtes qui rendent le déchargement difficile.
Pour une usine moderne équipée de systèmes de dosage automatiques, une mauvaise fluidité peut se traduire par des erreurs de pesage, des chutes irrégulières et une variabilité entre les lots. La conception des trémies, les angles de glissement, le type de vannes et le mélangeur jouent un rôle fondamental.
La granulométrie détermine à la fois la solubilité du minéral et son comportement dans les trémies, les doseurs et les mélangeurs. Le graphique suivant résume cette relation et explique pourquoi il est essentiel de choisir la taille de particule appropriée dans le domaine de la nutrition et des processus industriels.
| Type de particule | Solubilité | Stabilité du mélange |
|---|---|---|
| Particule fine | Haute | Moyenne |
| Particule moyenne | Optimal | Optimal |
| Particule grossière | Baja | Variable* |
* La stabilité dépend du type de mélangeur, du temps de mélange et du transport ultérieur à l'intérieur de l'usine.
Macrominéraux et mélange industriel
Le mélange est l'un des processus les plus déterminants pour l'uniformité finale de l'aliment. Dans les usines à grande capacité, où les mélangeurs doivent fonctionner à des cadences élevées, les minéraux dont la granulométrie est très différente génèrent des schémas de ségrégation. Ce phénomène s'aggrave lors du transport ultérieur dans des vis sans fin ou des élévateurs, où les fractions les plus denses ont tendance à migrer.
Un prémélange de qualité permet d'introduire tous ces minéraux sous la forme d'un seul ingrédient homogène, ce qui réduit la variabilité entre les lots et améliore le coefficient de variation du mélange. Les usines qui fonctionnent avec des systèmes automatisés bénéficient énormément de cette uniformité, car elles réduisent les erreurs de dosage et diminuent la nécessité de refaire des lots.
Macrominéraux dans les prémélanges : avantages nutritionnels et technologiques
La littérature classique (Henry, 1995 ; Ammerman et al., 1995) souligne que les minéraux inclus dans prémélanges offrent des avantages tant sur le plan nutritionnel que technologique :
- Meilleure homogénéité même à faibles inclusions
- Risque de dégradation réduit de vitamines sensibles
- Réduction de la poussière et de l'agglomération
- Meilleure fluidité dans le dosage
- Réduction des erreurs humaines
Du point de vue du processus, un prémélange bien fabriqué se comporte comme un ingrédient stable et facile à manipuler. Cela facilite le dosage à partir de la trémie de macro-ingrédients, réduit les problèmes liés à la pesée et améliore la traçabilité du lot.
Conclusion : le rôle indispensable des macrominéraux
Le calcium, le phosphore, le magnésium et le sodium constituent les piliers fondamentaux de la nutrition animale. Leurs fonctions vont du métabolisme énergétique et de la transmission neuromusculaire à l'intégrité squelettique et à la régulation acido-basique. Mais leur importance ne se limite pas à la physiologie. Dans une usine d'aliments pour animaux moderne, les minéraux sont des matériaux ayant leurs propres comportements physiques qui peuvent faciliter ou compliquer le processus industriel.
La qualité réelle des minéraux (solubilité, granulométrie, densité, compatibilité) a une incidence directe sur le dosage, le mélange et l'homogénéité. La compréhension de ces facteurs permet une formulation plus précise, une réduction des coûts, une optimisation de l'efficacité des machines et une production stable.
Les travaux d'Ammerman, Baker, Henry, Hall et du CVB restent une référence pour comprendre la complexité de ces minéraux. L'intégration de ces connaissances dans l'ingénierie et la conception des usines d'aliments pour animaux permet d'obtenir des processus plus robustes, des produits plus homogènes et une nutrition mieux adaptée aux besoins réels de l'animal.
Références
- Ammerman, C.B., Baker, D.H., & Lewis, A.J. (1995). Biodisponibilité des nutriments pour les animaux : acides aminés, minéraux et vitamines. Academic Press.
- Baker, D. (1995). Nutrient Requirements and Responses. Dans : Biodisponibilité des nutriments pour les animaux. Academic Press.
- CVB (1997). Rapport documentaire n° 27 : Digestibilité et disponibilité du phosphore dans les ingrédients alimentaires. Centraal Veevoederbureau, Pays-Bas.
- Hall, L.E. (1997). Variation dans la digestibilité du phosphore des ingrédients alimentaires. Journal de recherche appliquée sur la volaille.
- Henry, P.R. (1995). Magnesium and Trace Mineral Bioavailability. Dans : Biodisponibilité des nutriments pour les animaux. Academic Press.
- Roland, D.A., & Bryant, M.M. (1994). Taille des particules et utilisation du calcium chez les poules pondeuses. Science avicole.
