Nouvelles

May 02, 2023

Dégradabilité ruminale in vitro de la paille de blé cultivée en blanc

Rapports scientifiques volume 13,

Rapports scientifiques volume 13, Numéro d'article : 7794 (2023) Citer cet article

204 accès

Détails des métriques

Le traitement biologique de la paille de céréales à des fins de nutrition des ruminants pourrait présenter une option écologique de valorisation d'un sous-produit largement disponible de la production céréalière pour les systèmes agricoles à faible apport externe. Plusieurs souches de champignons de la pourriture blanche ont été sélectionnées dans le passé dans des conditions de laboratoire majoritairement contrôlées pour leur capacité de dégradation de la lignine. L'étude s'est adaptée aux conditions de la ferme à des fins de mise à l'échelle. Le développement de la digestibilité de la paille in vitro avec deux prétraitements d'humidification différents et inoculés avec trois espèces de champignons différentes, à savoir Pleurotus ostreatus, Ceriporiopsis subvermispora et Volvariella volvacea, a été déterminé jusqu'à 42 jours de fermentation avec cinq temps d'échantillonnage. L'effet des prétraitements physiques de la paille sur les paramètres nutritionnels a été évalué. La digestibilité des fibres au détergent neutre (NDFD30h), la substance organique enzymatiquement soluble (ELOS) et la production de gaz (Hohenheim Feed value Test, HFT) en tant qu'indicateurs de la dégradabilité ruminale in vitro ont diminué au fil du temps indépendamment du champignon : HFT, ELOS et NDFD30h jusqu'à 50, 35 et 30 % de la paille d'origine. La réhumidification et l'autoclavage de la paille ont augmenté significativement la production de gaz de 2,6 mL/200 g de matière sèche (MS), et l'ELOS et le NDFD30h de 45 et 51 g/kg de MS par rapport à la paille d'origine (34,9 mL/200 mg de MS, 342 g/kg de MS, 313 g/kg de NDF).

Le manque de fourrage grossier pour les ruminants en raison de la sécheresse dans certaines parties de l'Europe en 2018-2020 a réactivé la recherche de sources de fibres alternatives au fourrage.

La paille de céréales est largement disponible. Rien qu'en Allemagne, plus de 8 millions de tonnes de matière sèche (MS) sont recyclées chaque année sans autre utilisation1. Cependant, le principal obstacle à son utilisation intensive dans l'alimentation animale est sa faible digestibilité en raison de la forte teneur en lignine et de ses fortes liaisons dans les complexes lignine-glucides2.

Après une série d'enquêtes sur le traitement chimique de la paille pour améliorer la digestibilité en Allemagne et ailleurs3,4,5,6, depuis les années 1990, l'accent a été mis sur le traitement biologique à l'aide de champignons de la pourriture blanche. Diverses études ont prouvé que certaines espèces et souches sont capables de dégrader la lignine dans certaines conditions7,8,9,10,11. Par exemple, Ceriporiopsis subvermispora (Cs) a délignifié la paille de blé et les copeaux de bois de chêne au cours des 5 premières semaines de traitement dans une étude en laboratoire12. Pleurotus ostreatus (Po) exprime la peroxydase ligninolytique13 et modifie le rapport des polymères de lignine tout en augmentant la digestibilité14. Les feuilles de bananier inoculées avec Volvariella volvacea (Vv) ont diminué en fibres détergentes acides (ADF) et en lignine (ADL)15. Malgré les nombreuses publications, à ce jour, à notre connaissance aucune ou du moins peu de mises en œuvre pratiques n'ont eu lieu à plus grande échelle en milieu agricole.

Le but de notre étude était de tester des souches fongiques sélectionnées de Po, Cs et Vv sur leur efficacité à améliorer la digestibilité ruminale in vitro, de questionner les effets des prétraitements et d'identifier s'ils pouvaient être appliqués dans des conditions pratiques de ferme, par exemple en Allemagne.

Il existe des déclarations différentes et contradictoires concernant le temps de fermentation optimal. Van Kuijk et al.12 ont trouvé une dégradation optimale de la lignine après 5 semaines avec du Cs, tandis qu'Owen et al.16 ont recommandé un temps de fermentation maximum de 6 à 8 jours en général pour limiter les pertes de matière organique. Ainsi, des échantillons ont été obtenus au cours d'un cours de temps pour l'analyse.

Toutes les directives et législations locales et nationales ont été respectées lors de l'utilisation de cultures céréalières agricoles dans l'étude.

De la paille de blé d'hiver (Triticum aestivum Linnaeus) sans infestation fongique visible a été récoltée en juillet 2018 à Köllitsch (51,5° de latitude, 13,1° de longitude), dans le nord de la Saxe, en Allemagne, et stockée sous forme de balles carrées dans un environnement sec. Il a été obtenu auprès de la station d'enseignement et d'essais agricoles de l'Office d'État de Saxe pour l'environnement, l'agriculture et la géologie et a été cultivé dans le cadre de la production agricole. Il avait une longueur de coupe de 7 à 10 cm.

Dans cet article, quatre essais, réalisés en 2019, sont décrits : trois sur les traitements fongiques (deux avec de la paille trempée et drainée et deux avec uniquement de la paille réhumidifiée) (Tableau 1) et un essai sur le traitement physique.

Un aperçu des traitements biologiques est donné dans le tableau 1.

Le blanc de grain a été produit à partir de grains de blé inoculés avec Ceriporiopsis subvermispora CBS 347.63, Pleurotus ostreatus CBS 411.71 et PO93 resp., Volvariella volvacea DSM 6190, incubés à 24 °C (30 °C dans le cas de V. volvacea) pendant 8 à 14 jours comme décrit dans Martens et al.17.

La paille de blé a été trempée dans de l'eau du robinet abondante pendant 20 à 24 h, c'est-à-dire immergée, puis égouttée pendant 2 à 3 h. Cette « paille drainée » a ensuite été inoculée avec du blanc de grain et incubée à 21 °C pendant un maximum de 6 semaines comme décrit dans Martens et al.17. Voir également le tableau 1. Tous les échantillons ont été pesés au jour 0 et ont été prélevés en triple à intervalles hebdomadaires. Ensuite, ils ont été pesés à nouveau. Outre le poids, la teneur en matière sèche (MS) et la valeur du pH ont été déterminées. La paille a été examinée visuellement. Les échantillons ont été congelés à - 20 ° C pour une analyse plus approfondie.

Un volume défini d'eau a été ajouté à la paille de blé. De cette façon, une MS cible de 250 g/kg a été atteinte. Après 22 h pour absorber l'eau et se retourner entre-temps, la paille réhumidifiée a été inoculée avec du blanc de grain comme décrit dans Martens et al.17. Voir aussi Tableau 1.

Des échantillons d'environ 1200 g ont été stockés en aérobiose dans des sacs perforés à 23–24 ° C (17 pour les détails) et retirés en quadruples à intervalles hebdomadaires dans l'essai 2 et après 0, 5, 7, 10 et 14 jours dans l'essai 3. Tous les échantillons ont été pesés au jour 0 et une fois retirés pour analyse, la teneur en MS et la valeur du pH ont été déterminées. La paille a été examinée visuellement. Les échantillons ont été congelés à - 20 ° C pour une analyse plus approfondie.

Dans un second temps, après évaluation des résultats analytiques des premiers essais de traitements biologiques, l'influence du trempage plus égouttage ou réhumidification seule, et de l'autoclavage, sur la teneur en éléments nutritifs de la paille a été testée. La paille était emballée dans des sacs en nylon. Traitements en triple :

Contrôle (paille séchée à l'air)

De l'eau du robinet (2680 ml/kg de paille séchée à l'air) a été ajoutée aux sacs dans un bac en plastique, les sacs ont été retournés après quelques heures. Au bout de 20 h, le contenu des sacs a été rempli en vrac dans la cuve pour faire tremper l'eau restante pendant une heure de plus.

Comme B. Après cela, de la paille en vrac a été remplie dans une cage pour être autoclavée à 121 ° C pendant 20 min.

L'eau du robinet abondante était remplie dans des seaux avec des sacs en nylon remplis de paille. Après 20 h de trempage, les sacs ont été suspendus pour égoutter pendant 3 h.

Comme D. Après cela, de la paille en vrac a été remplie dans une cage pour être autoclavée à 121 ° C pendant 20 min.

Les échantillons ont été analysés chimiquement.

Des échantillons de paille non traitée et traitée ont été analysés pour la MS, les cendres brutes, les fibres détergentes neutres dosées avec une amylase thermostable et exprimées hors cendres résiduelles (aNDFom), les fibres détergentes acides exprimées hors cendres résiduelles (ADFom), la lignine détergente acide (ADL), l'extrait d'éther (EE), la protéine brute, la substance organique enzymatiquement soluble (ELOS), la production de gaz selon le Hohenheim Feed value Test (HFT) (tous les paramètres selon VDLUFA18 et la digestibilité NDF (NDFD3 0h)19.

Les paramètres suivants ont été calculés pour les échantillons exclusivement traités physiquement : aNDFom digestible (g/kg MS) = NDFD30h (en %)/100 * aNDFom (g/kg MS), aNDFom indigeste = aNDFom (g/kg MS) – aNDFom digestible (g/kg MS), glucides non fibreux (NFC) = (1000-(aNDFom + CP + EE + cendres)), cellulose = (AD Fom-ADL), le rapport ADL/ADFom comme indicateur du degré de lignification, nutriments digestibles totaux TDNherbe = (NFC * 0,98) + (CP * 0,87) + (FA * 0,97 * 2,25) + (NDF * 0,93 * (22,7 + 0,664 * NDFD30h)/100) − 10 (en % de MS, FA acides gras = extrait éthéré – 1 ; équation pour l'herbe selon Moore et Undersander20 ; NDFD48h remplacé par NDFD30h), apport estimé en matière sèche (DMIgrass) = − 2,318 + 0,442 * CP − 0,01 * CP2 – 0,0638 * TDN + 0,000922 * TDN2 + 0,18 * ADFom − 0,00196*ADF2 – 0,00 529 * CP * ADFom (pour l'herbe : Moore et Kunkle21), qualité fourragère relative RFQ = (DMIherbe, % de PC)*TDNherbe, % de MS)/1,23 (Undersander et Moore22).

Pour les traitements biologiques, les effets suivants sur la digestibilité in vitro ont été testés :

1er essai (paille trempée et égouttée) :

où µ = moyenne générale, i = 1, 2, 3 (C. subvermispora, P. ostreatus (2 souches)), j = 1, 2, 3, …, 7 (0 j, 7 j, 14 j, 21 j, 28 j, 35 j, 42 j temps de fermentation), εij = erreur résiduelle

2ème et 3ème essai (paille réhumidifiée) :

où µ = moyenne générale, i = 1, 2, 3 (C. subvermispora, P. ostreatus PO93, V. volvacea), j = 1, 2, 3, …, 5 (0 j, (5 j,) 7 j, (10 j,) ​​14 j, (21 j, 28 j) temps de fermentation), εij = erreur résiduelle

Le logiciel IBM® SPSS® Statistics (Version 19, SPSS, Inc., IBM Company©) a été utilisé. Une analyse de variance utilisant les procédures univariées et multivariées a été effectuée pour les traitements après le temps de stockage respectif, tandis que le test de Tukey posthoc comprenait les valeurs de paille d'origine. Une analyse de régression linéaire a été effectuée pour divers indicateurs de digestibilité, en calculant la corrélation de Pearson.

Pour les traitements physiques, un modèle à deux facteurs avec effets fixes et interactions a été appliqué à l'aide de SAS® (Version 9.4 TS Level 1M7, SAS Institute Inc., Cary, NC, USA, 2020) :

où i = 1, 2 (réhumidification, trempage + égouttage), j = 1, 2 (non, oui), εijk = erreur résiduelle

A partir des simples traitements physiques, il a été calculé que le trempage dans de l'eau abondante plus l'égouttage entraînait une perte moyenne de 90,6 g/kg de MS, tandis que la paille réhumidifiée avec une quantité d'eau définie ne perdait que 3,5 g/kg de MS.

Dans les 14 jours suivant la fermentation, les traitements réhumidifiés ont perdu environ 108 g/kg de MS (Essai 2 et 3), ce qui était similaire à la paille drainée inoculée avec du PO93 (Essai 1) (hors pertes par drainage) (Fig. 1a,b). Les pertes du traitement drainé de C. subvermispora étaient comparativement faibles à ce stade (29 g/kg de MS), mais ont augmenté à 241 g/kg au jour 28 (Fig. 1a). Un niveau similaire de traitement drainé avec PO93 n'a été atteint qu'au jour 42, tandis qu'avec P. ostreatus CBS 411.71, les pertes étaient les plus faibles (139 g/kg au jour 42). V. volvacea a augmenté les pertes de MS presque linéairement du jour 7 au jour 28 dans la paille réhumidifiée (y = 0,725x - 0,642, R2 = 0,97, p = 0,002) à 192 g/kg MS au jour 28 (Fig. 1b).

Pertes de matière sèche calculées dès le début de l'incubation : (a) paille égouttée inoculée avec deux souches de Pleurotus ostreatus (Po) et Ceriporiopsis subvermispora (Cs), (b) paille réhumidifiée inoculée avec Pleurotus ostreatus (Po), Volvariella volvacea (Vv) et Ceriporiopsis subvermispora (Cs).

Les résultats de la composition chimique de la paille après traitement physique sont présentés en premier (tableaux 2, 3, 4). L'interaction du type de mouillage et d'autoclavage ou non était significative pour l'ADFom, dont la teneur augmentait à la fois par trempage plus égouttage et par autoclavage (tableau 2). Les paramètres résultant des calculs incluant ADFom ont été également affectés. La plupart des paramètres étaient influencés par le type de mouillage (tableau 3). Le drainage a conduit à des teneurs plus élevées en EE, aNDFom et ADL tandis que NDFD30h et ELOS ont été réduits par rapport à la réhumidification. L'autoclavage a légèrement amélioré la production de gaz et augmenté l'ELOS (tableau 4). Par rapport à la paille d'origine, la réhumidification et l'autoclavage ont augmenté la digestibilité in vitro en termes de NDFD30h, de production de gaz et d'ELOS.

Il y avait une interaction significative entre la souche fongique et le temps de stockage de la paille drainée pour les trois indicateurs de digestibilité in vitro (tableau 5). Dans les traitements réhumidifiés, ces indicateurs ont montré une diminution uniforme à partir de la deuxième semaine et ont été moins influencés par la souche fongique (Fig. 2). Bien que numériquement plus élevé, le NDFD30h n'a pas augmenté de manière significative au cours de la première semaine après l'inoculation, à la fois dans les traitements drainés et réhumidifiés (Fig. 2a, b). Au lieu de cela, il a diminué au fil du temps. En comparant la paille égouttée et réhumidifiée inoculée avec P. ostreatus PO93 et ​​C. subvermispora après 7 et 14 jours, seul le NDFD30h de C. subvermispora dans la paille égouttée était significativement plus élevé que son homologue dans la paille réhumidifiée. Les valeurs ELOS et HFT étaient comparables au sein des deux souches fongiques en même temps. À aucun moment, aucun des paramètres de digestibilité in vitro n'a été amélioré par rapport au point de départ ou à la paille témoin sèche (Fig. 2, ligne de base grise).

Évolution dans le temps de la digestibilité in vitro de la paille de blé inoculée avec différentes souches fongiques. A gauche : paille égouttée inoculée avec deux souches de Pleurotus ostreatus (Po) et Ceriporiopsis subvermispora (Cs), à droite : paille réhumidifiée inoculée avec Pleurotus ostreatus (Po), Volvariella volvacea (Vv) et Ceriporiopsis subvermispora (Cs). NDFD30h digestibilité des fibres au détergent neutre, substance organique soluble enzymatiquement ELOS, production de gaz HFT (Hohenheim Feed value Test). Ligne continue grise : ligne de base de la paille non traitée d'origine. Les barres d'erreur représentent l'écart type SD.

La fermentation à l'état solide de la paille avec des basidiomycètes est une approche de valorisation des résidus de grandes cultures soit pour l'alimentation des ruminants10, soit pour la consommation humaine de champignons23 ou la production de biocarburants. L'humidité, la température, la microflore indigène sont quelques facteurs qui influencent à la fois la croissance des champignons24, mais aussi la composition nutritionnelle et la digestibilité de la paille après récolte25. Pour que l'absorption à la ferme soit probable, toutes les étapes de transformation doivent être prises en compte et minimisées si possible. Il en va de même pour les pertes du champ à la mangeoire.

La plupart des études sur le traitement de la paille avec des champignons font tremper la paille pendant plusieurs heures ou jours dans de l'eau abondante et l'égouttent ensuite pendant plusieurs heures11,26,27. L'étude présentée a commencé par cela en suivant les recommandations pour la culture de champignons de loisir28. Cependant, lors de l'analyse chimique, on s'est rendu compte que la plupart des glucides fermentescibles étaient perdus et que la concentration de lignine augmentait d'environ 23 %17 avec une digestibilité décroissante en même temps. C'est pourquoi le prétraitement a été modifié en arrosant la paille avec un volume d'eau limité pour obtenir une matière sèche d'environ 25 %. Selon Streeter et al.29, une teneur plus élevée en MS (50 %) était recommandable pour l'incubation, contrairement aux observations d'Abdullah et al.30 qui recommandaient une teneur en humidité de 80 % pour une croissance fongique optimale.

Un deuxième point du prétraitement est l'autoclavage, qui est une pratique courante dans les études de laboratoire (par exemple31,32). Pour rendre l'adoption pratique à la ferme plus probable, cette approche a été abandonnée.

Pour évaluer l'effet du prétraitement physique, un essai séparé a été réalisé. La réhumidification plus l'autoclavage ont eu l'effet le plus net sur l'augmentation de la digestibilité. La plupart des avantages ont été observés dans NDFD30h (+ 17 %) et ELOS (+ 12 %). Le traitement à la vapeur à haute pression a entraîné une digestibilité plus élevée des constituants de la MS et de la paroi cellulaire avec différents fourrages33, et même de l'eau chaude à pH 4–7 a eu un effet en éliminant la lignine et l'hémicellulose34.

Le rapport cellulose/ADL était le plus élevé dans la paille réhumidifiée sans autoclavage. Cependant, ce paramètre était évidemment moins lié à la digestibilité contrairement aux résultats de Nayan et al.11, qui ont déterminé une corrélation de r = 0,64 entre (cellulose + hémicellulose)/ADL et IVGP (production de gaz in vitro). Le rapport ADL/ADFom n'a pas non plus montré de relation claire avec la digestibilité. Les paramètres de qualité fourragère calculés (TDN, RFQ, DMI) étaient similaires entre la paille réhumidifiée et la paille d'origine alors qu'ils étaient inférieurs pour les traitements égouttés. Ceci est lié aux formules car elles incluent à la fois le contenu NFC et NDFD30h. Comme les teneurs en NFC ont été considérablement réduites de près de moitié en raison de la lixiviation, cela a eu une influence majeure sur les paramètres. Cependant, ELOS est resté au même niveau que la paille d'origine.

Contrairement à ces résultats, aucune augmentation de la digestibilité n'a été trouvée dans la paille fermentée bien que le NDFD30h ait été numériquement plus élevé au cours des 7 premiers jours en moyenne. C'était une raison pour raccourcir la période de fermentation à 14 jours dans l'essai 3 et pour examiner des intervalles d'échantillonnage plus rapprochés.

Dans les essais présentés, la même souche de C. subvermispora (CBS 347.63) a été utilisée comme dans d'autres expériences réalisées à Wageningen. Dans ces études, l'IVGP a augmenté d'environ 30 % pendant une période de 7 semaines de SSF à base de paille de blé drainée et autoclavée, bien qu'elle n'ait pas été comparée à la paille sèche d'origine11,27. Dans tous les cas, aucune augmentation de l'IVGP (HFT) n'a été observée dans les conditions non stériles de l'étude présentée. La diminution de la digestibilité dans ces essais s'est accompagnée d'une augmentation de la concentration de lignine jusqu'à 42 g ADL/kg DM17. Nayan et al.35 ont suspecté un problème dans les analyses ADL lors de la manipulation des champignons, car ils ont observé une augmentation de l'IVGP de 28 à 48 % malgré des valeurs ADL élevées. Cependant, la production de gaz n'a pas augmenté dans les essais présentés.

La souche P. ostreatus CBS 411.71 a déjà été utilisée dans une expérience de production de bioéthanol à partir de paille de blé36. Là, après 14 et 28 jours, il a amélioré la digestibilité enzymatique, augmentant la digestibilité de l'(hémi)cellulose de 35 à 55 %. Cependant, les rendements en sucres fermentescibles étaient comparativement faibles.

La digestibilité décroissante généralement observée dans les essais présentés pourrait également être liée au manque d'autoclavage en termes de stérilisation avant l'inoculation, car la microflore épiphyte concurrente pourrait avoir consommé les nutriments libérés par les champignons de la pourriture blanche, comme l'observation faite par Lang et al.37. Or la dégradation fongique était inhibée par un effet de compétition avec la microflore native38,39. Dans tous les cas, Streeter et al.29 ont déclaré que l'autoclavage dans ses petits échantillons n'était pas nécessaire. Tuyen et al.40 ont comparé la production de gaz de la paille inoculée avec différents champignons pendant jusqu'à 7 semaines à la seule paille de blé autoclavée (témoin). Au jour 21, sur 6 espèces fongiques, C. subvermispora et L. edodes ont montré une production de gaz plus élevée, au jour 35, P. eryngii a dépassé le contrôle. Cependant, les autres espèces n'ont pas dépassé la ligne de contrôle. La paille inoculée de V. volvacea a diminué de manière linéaire dans l'IVGP du jour 21 au jour 49 d'incubation40, ce qui était plus comparable à notre observation.

Pour la mise à l'échelle, Zadrazil et al.7 ont travaillé avec des conditions de culture non stériles. Cependant, l'auteur n'a pas présenté de différences de digestibilité par rapport aux conditions stériles. Aussi Rai et al.41 semblent avoir travaillé sans autoclavage en utilisant Coprinus fimetarius dans de la paille de riz et ont obtenu des résultats dans des essais d'alimentation avec des chèvres en Inde, qui étaient comparables à la paille traitée à l'urée.

La température optimale pour la croissance et le métabolisme diffère d'une espèce à l'autre et d'une souche à l'autre. La plage de température d'incubation de 21 à 24 °C appliquée dans l'étude présentée est similaire à celle rapportée par Nayan et al.27, van Kuijk et al.12 et Fazaeli et al.42, bien qu'elle soit inférieure pour V. volvacea par rapport à Belewu et Belewu15 avec 35 °C par exemple. Dans tous les cas, une croissance a été observée pour toutes les souches inoculées, à la fois dans des conditions acides et alcalines17.

Le traitement d'égouttage et de trempage seul a entraîné des pertes d'environ 10 % de MS et des pertes encore plus élevées de concentration en NFC. 10 % supplémentaires de MS ont été perdus dans les 14 jours d'incubation indépendamment du prétraitement. Certaines études quantifient les différentes pertes. Avec les champignons du genre Ionotus, environ 24 % de pertes de MS ont été observées après 30 jours d'incubation dans de la paille de blé43. Zuo et al.44 ont trouvé jusqu'à 50 % de perte de MS avec Pleurotos chrysosporium dans les cannes de maïs après 28 jours, ce qui était relativement élevé par rapport à d'autres découvertes14,45. Bien qu'une certaine augmentation de la digestibilité de la MS in vitro ait été obtenue lors de l'incubation de paille de blé avec P. ostreatus et Erwinia carotovora, des pertes de MS de 52 % remettent en cause la perte de 69 % de lignine qui a conduit à une IVDMD légèrement plus élevée dans une autre étude46. De plus, la perte de MS ne s'accompagnait pas nécessairement de la perte souhaitée de lignine11,43 et/ou de l'augmentation de la digestibilité comme le montrent les traitements physiques ici.

Certains auteurs ont recommandé une courte période de fermentation de 6 à 15 jours pour minimiser les pertes16,41,47,48 et pour augmenter l'apport en nutriments in vivo41. Par ailleurs, certains champignons de la pourriture blanche ont une sélectivité initiale élevée pour la lignine49. Shrivastava et al.50 ont même trouvé la digestibilité de la MO in vitro la plus élevée après 5 jours de SSF. C'est une des raisons pour lesquelles, dans l'essai 3, le temps de fermentation et les intervalles d'échantillonnage ont été réduits. Cependant, il est en conflit avec les différentes phases potentielles de délignification décrites par Zadrazil et al.7,25 et van Kuijk et al.9.

L'étude met l'accent sur la complexité de la fermentation à l'état solide en vue de l'alimentation des ruminants. Aucune des souches fongiques testées n'a été en mesure d'améliorer la dégradabilité in vitro de la paille ruminale dans les conditions données. Le prétraitement prend d'autant plus d'importance qu'il s'agit d'une mise à l'échelle. L'humidification permet au complexe fibreux de gonfler et donc d'être plus facilement attaqué par le microbiome ruminal. Comme l'autoclavage est plutôt irréaliste pour une application à la ferme, des traitements physiques simples tels que l'utilisation d'eau chaude de traitement devraient être considérés comme une option économique potentielle pour améliorer la fermentescibilité ruminale des matières lignocellulosiques.

Les ensembles de données générés au cours de l'étude présentée sont disponibles auprès de l'auteur correspondant sur demande raisonnable.

Brosowski, A. et al. Potentiel de la biomasse des résidus et des déchets : statu quo en Allemagne [Potentiel de la biomasse des résidus et des déchets : statu quo en Allemagne]. (2015).

Lee, HV, Hamid, SBA et Zain, SK Conversion de la biomasse lignocellulosique en nanocellulose : structure et processus chimique. Sci. World J. 2014, 631013. https://doi.org/10.1155/2014/631013 (2014).

Article CAS Google Scholar

Flachowsky, G. Méthodes physiques, chimiques et biologiques de traitement de la paille et options pour leur application pratique. Journal scientifique de l'Université Karl Marx de Leipzig 36, 232-247 (1987).

Google Scholar

Block, HJ, Weissbach, F. & Prym, R. Enquêtes sur la digestion de l'humidité de la paille avec de la soude caustique. Partie 1 : Modifications de la digestibilité et de la concentration énergétique [Etudes sur le traitement de la paille humide à la soude caustique. 1ère Communication : Modifications de la digestibilité et de la concentration énergétique]. Arch.Anim. nutr. 35, 61-80. https://doi.org/10.1080/17450398509426968 (1985).

Article Google Scholar

Block, HJ & Weissbach, F. Enquêtes sur la digestion de l'humidité de la paille avec de la soude caustique. Partie 2 : Évolution de l'alcalinité au cours du stockage de la paille de dépulpage NaOH [Etudes sur le traitement de la paille humide à la soude caustique. Communication 2 : Évolution de l'alcalinité lors du stockage de pailles traitées au NaOH]. Arch.Anim. nutr. 35, 147-161. https://doi.org/10.1080/17450398509426968 (1985).

Article CAS Google Scholar

Mbatya, PBA Méthodes d'amélioration de l'utilisation de la paille de céréales par les ruminants. III. Une note sur l'effet de l'ensilage de la paille traitée à l'urée. Anim. Nourrissez Sci. Technol. 9, 181–183. https://doi.org/10.1016/0377-8401(83)90032-9 (1983).

Article Google Scholar

Zadrazil, F., Kamra, DN, Isikhuemhen, OS, Schuchardt, F. & Flachowsky, G. Bioconversion de la lignocellulose en aliments pour ruminants avec des champignons de la pourriture blanche - examen des travaux effectués au FAL, Braunschweig. J. Appl. Anim. Rés. 10, 105–124. https://doi.org/10.1080/09712119.1996.9706139 (1996).

Article Google Scholar

Mahesh, M. & Mohini, M. Traitement biologique des résidus de culture pour l'alimentation des ruminants : une revue. Afr. J. Biotechnol. 12, 4221–4231. https://doi.org/10.5897/AJB2012.2940 (2013).

Article CAS Google Scholar

van Kuijk, SJA Traitement fongique de la biomasse lignocellulosique (Université de Wageningen, 2016).

Google Scholar

van Kuijk, SJA, Sonnenberg, ASM, Baars, JJP, Hendriks, WH & Cone, JW Biomasse lignocellulosique traitée par des champignons comme ingrédient d'alimentation des ruminants : une revue. Biotechnol. Adv. 33, 191–202. https://doi.org/10.1016/j.biotechadv.2014.10.014 (2015).

Article CAS PubMed Google Scholar

Nayan, N., Sonnenberg, ASM, Hendriks, WH & Cone, JW Criblage des champignons de la pourriture blanche pour la biotransformation de la paille de blé en aliments pour ruminants. J. Appl. Microbiol. 125, 468–479. https://doi.org/10.1111/jam.13894 (2018).

Article CAS PubMed Google Scholar

van Kuijk, SJA et al.. Traitement fongique de la biomasse lignocellulosique. 88-110 (Université de Wageningen, 2016).

Fernandez-Fueyo, E. et al. Expression du gène de la peroxydase ligninolytique par Pleurotus ostreatus : Régulation différentielle en milieu lignocellulosique et effet de la température et du pH. Genet fongique. Biol. 72, 150–161. https://doi.org/10.1016/j.fgb.2014.02.003 (2014).

Article CAS PubMed Google Scholar

Valmaseda, M., Martinez, MJ & Martinez, AT Cinétique de la fermentation à l'état solide de la paille de blé avec Trametes versicolor et Pleurotus ostreatus : altération de la lignine et des polysaccharides et production d'activités enzymatiques associées. Appl. Microbiol. Biotechnol. 35, 817–823. https://doi.org/10.1007/BF00169902 (1991).

Article CAS Google Scholar

Belewu, MA & Belewu, KY Culture de champignons (Volvariella volvacea) sur des feuilles de bananier. africain J. Biotechnol. 4, 1401-1403 (2005).

Google Scholar

Owen, E., Smith, T. & Makkar, H. Succès et échecs des pratiques et technologies de nutrition animale dans les pays en développement : Synthèse d'une conférence électronique de la FAO. Anim. Nourrissez Sci. Technol. 174, 211-226. https://doi.org/10.1016/j.anifeedsci.2012.03.010 (2012).

Article Google Scholar

Martens, SD, Wildner, V., Greef, JM, Zeyner, A. & Steinhöfel, O. Croissance et influence des champignons de la pourriture blanche sur la composition chimique de la paille de blé inoculée dans des conditions préalables variables. Fermentation 8(12), 695. https://doi.org/10.3390/fermentation8120695 (2022).

Article CAS Google Scholar

VDLUFA VDLUFA Book of Methods Volume III L'analyse chimique des aliments pour animaux. VDLUFA-Verlag, Darmstadt (1976).

LKS Landwirtschaftliche Kommunikations- und Servicegesellschaft mbH Détermination de la digestibilité in vitro des fibres de détergent neutre. Méthode interne LKS FMUAA 223, Rev. 02/02/2018. Lichtenwalde, Allemagne (2018).

Moore, JE & Undersander, DJ au 13e symposium annuel sur la nutrition des ruminants de Floride. 16-292002.

Moore, JE & Kunkle, WE Évaluation des équations pour estimer l'apport volontaire de fourrages et les régimes alimentaires à base de fourrages. J. Anim. Sci. Suppl. 1, 204 (1999).

Google Scholar

Undersander, D. & Moore, JE In Proceedings, National Alfalfa Symposium, 13–15 décembre 2004, San Diego, CA, UC Cooperative Extension. (Université de Californie, Davis, 2004).

Chang, ST L'origine et le développement précoce de la culture des champignons à paille. Écon. Bot. 31, 374–376 (1977).

Article Google Scholar

Wan, C. & Li, Y. Prétraitement fongique de la biomasse lignocellulosique. Biotechnol. Adv. 30, 1447–1457. https://doi.org/10.1016/j.biotechadv.2012.03.003 (2012).

Article CAS PubMed Google Scholar

Zadrazil, F. La conversion de la paille en aliment par les basidiomycètes. EUR. J. Appl. Microb. Biotechnol. 4, 273–281. https://doi.org/10.1007/BF00931264 (1977).

Article CAS Google Scholar

Baker, PW, Charlton, A. & Hale, MDC Dégradation des fibres de la paille de blé par Pleurotus erygnii dans des conditions de faible humidité pendant la fermentation à l'état solide. Lett. Appl. Microbiol. 68, 182–187. https://doi.org/10.1111/lam.13104 (2019).

Article CAS PubMed Google Scholar

Nayan, N. et al. Amélioration de la digestibilité ruminale de divers types de paille de blé par les champignons de la pourriture blanche. J. Sci. Alimentaire Agric. 99, 957–965. https://doi.org/10.1002/jsfa.9320 (2019).

Article CAS PubMed Google Scholar

Breck, A. & Breck, H. Manuel de culture de champignons sur paille. Pilzhof & Edelpilzzucht Breck GbR, Malschwitz. http://www.pilzmaennchen.de (2021) (consulté le 1er février 2019).

Streeter, CL, Conway, KE & Horn, GW Effet de Pleurotus ostreatus et Erwinia carotovora sur la digestibilité de la paille de blé. Mycologie 73, 1040–1048. https://doi.org/10.1080/00275514.1981.12021439 (1981).

Article Google Scholar

Abdullah, AL, Tengerdy, RP & Murphy, VG Optimisation de la fermentation en substrat solide de la paille de blé. Biotechnol. Bioeng. 27, 20–27. https://doi.org/10.1002/bit.260270104 (1985).

Article CAS PubMed Google Scholar

Belal, EB & Khalafalla, MME Biodégradation des résidus de Panicum repens par Pleurotus ostreatus pour son utilisation comme aliment non conventionnel dans les régimes alimentaires d'Oreochromis niloticus. Afr. J. Microbiol. Rés. 5, 3038–3050. https://doi.org/10.5897/AJMR11.141 (2011).

Article CAS Google Scholar

Nayan, N., Sonnenberg, ASM, Hendriks, WH & Cone, JW Différences entre deux souches de Ceriporiopsis subvermispora sur l'amélioration de la valeur nutritive de la paille de blé pour les ruminants. J. Appl. Microbiol. 123, 352–361. https://doi.org/10.1111/jam.13494 (2017).

Article CAS PubMed Google Scholar

Rangnekar, DV, Badve, VC, Kharat, ST, Sobale, BN & Joshi, AL Effet du traitement à la vapeur à haute pression sur la composition chimique et la digestibilité in vitro des fourrages grossiers. Anim. Nourrissez Sci. Technol. 7, 61–70. https://doi.org/10.1016/0377-8401(82)90037-2 (1982).

Article Google Scholar

Hendriks, ATWM & Zeeman, G. Prétraitements pour améliorer la digestibilité de la biomasse lignocellulosique. Bioressource. Technol. 100, 10–18. https://doi.org/10.1016/j.biortech.2008.05.027 (2009).

Article CAS PubMed Google Scholar

Nayan, N., Sonnenberg, ASM, Hendriks, WH & Cone, JW Perspectives et faisabilité du prétraitement fongique de la biomasse agricole pour l'alimentation des ruminants. Anim. Nourrissez Sci. Technol. 268, 114577. https://doi.org/10.1016/j.anifeedsci.2020.114577 (2020).

Article CAS Google Scholar

Salvachua, D. et al. Prétraitement fongique : Une alternative à l'éthanol de deuxième génération à partir de paille de blé. Bioressource. Technol. 102, 7500–7506. https://doi.org/10.1016/j.biortech.2011.05.027 (2011).

Article CAS PubMed Google Scholar

Lang, E., Kleeberg, I. & Zadrazil, F. Carbone organique extractible et nombre de bactéries près de l'interface lignocellulose-sol lors de l'interaction du microbiote du sol et des champignons de la pourriture blanche. Bioressource. Technol. 75, 57–65. https://doi.org/10.1016/S0960-8524(00)00031-6 (2000).

Article CAS Google Scholar

Acevedo, F., Pizzul, L., Castillo, MDP, Cuevas, R. & Diez, MC Dégradation des hydrocarbures aromatiques polycycliques par le champignon chilien de la pourriture blanche Anthracophyllum discolor. J. Hazard. Mater. 185, 212–219. https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2010.09.020 (2011).

Article CAS PubMed Google Scholar

Lang, E., Kleeberg, I. & Zadrazil, F. Compétition de Pleurotus sp. et Dichomitus squalens avec des micro-organismes du sol lors de la décomposition de la lignocellulose. Bioressource. Technol. 60, 95–99. https://doi.org/10.1016/S0960-8524(97)00016-3 (1997).

Article CAS Google Scholar

Tuyen, VD, Cone, JW, Baars, JJP, Sonnenberg, ASM & Hendriks, WH La souche fongique et la période d'incubation affectent la composition chimique et la disponibilité des nutriments de la paille de blé pour la fermentation du rumen. Bioressource. Technol. 111, 336–342. https://doi.org/10.1016/j.biortech.2012.02.001 (2012).

Article CAS PubMed Google Scholar

Rai, SN, Walli, TK & Gupta, BN La composition chimique et la valeur nutritive de la paille de riz après traitement avec de l'urée ou Coprinus fimetarius dans un système de fermentation à l'état solide. Anim. Nourrissez Sci. Technol. 26, 81–92. https://doi.org/10.1016/0377-8401(89)90008-4 (1989).

Article Google Scholar

Fazaeli, H., Azizi, A. & Amile, M. Indice de valeur nutritive de la paille de blé traitée avec des champignons Pleurotus nourris aux moutons. Pack. J. Biol. Sci. 9, 2444-2449 (2006).

Article Google Scholar

Jalc, D., Nerud, F. & Siroka, P. L'efficacité du traitement biologique de la paille de blé par les champignons de la pourriture blanche. Folia Microbiol. 43, 687–689. https://doi.org/10.1007/BF02816391 (1998).

Article CAS Google Scholar

Zuo, S. et al. Effet des traitements fongiques contre la pourriture blanche sur la dégradabilité in vitro dans le rumen de deux types de tiges de maïs. BioResources 14, 895–907. https://doi.org/10.15376/biores.14.1.895-907 (2019).

Article CAS Google Scholar

Mukherjee, R. & Nandi, B. Amélioration de la digestibilité in vitro grâce au traitement biologique de la biomasse de jacinthe d'eau par deux espèces de Pleurotus. Int. Biodétérioration. Biodégrad. 53, 7–12. https://doi.org/10.1016/S0964-8305(03)00112-4 (2004).

Article Google Scholar

Streeter, CL, Conway, KE, Horn, GW et Mader, TL Évaluation nutritionnelle de la paille de blé incubée avec le champignon comestible Pleurotus ostreatus. J. Anim Sci. 54, 183–188. https://doi.org/10.2527/jas1982.541183x (1982).

Article Google Scholar

Shrivastava, B. et al. Conversion fongique de la pourriture blanche de la paille de blé en aliment riche en énergie pour le bétail. Biodégradation 22, 823–831. https://doi.org/10.1007/s10532-010-9408-2 (2011).

Article CAS PubMed Google Scholar

Zhang, W. et al. Amélioration du traitement et de l'utilisation de la paille de riz par Coprinopsis cinerea. Appl. Biochimie. Biotechnol. 184, 616–629. https://doi.org/10.1007/s12010-017-2579-0 (2018).

Article CAS PubMed Google Scholar

Otjen, L., Blanchette, R., Effland, M. & Leatham, G. Évaluation de 30 basidiomycètes de la pourriture blanche pour la dégradation sélective de la lignine. hfsg 41, 343. https://doi.org/10.1515/hfsg.1987.41.6.343 (1987).

Article CAS Google Scholar

Shrivastava, B., Jain, KK, Kalra, A. & Kuhad, RC Biotransformation de la paille de blé en aliments pour bétail riches en nutriments et digérés. Sci. Rep. 4, 6360. https://doi.org/10.1038/srep06360 (2014).

Article ADS CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Télécharger les références

Nous remercions chaleureusement le Dr Ulf Müller pour son soutien dans l'évaluation statistique. Le financement par le ministère de l'Environnement, du Climat et de l'Agriculture de Saxe dans le cadre du projet "Nutrition écologiquement rationnelle des bovins laitiers" est reconnu.

Financement Open Access activé et organisé par Projekt DEAL.

Département de l'élevage, Office d'État de Saxe pour l'environnement, l'agriculture et la géologie (LfULG), 04886, Köllitsch, Allemagne

Siriwan D. Martens, Vicki Wildner & Olaf Steinhöfel

Institut des sciences agricoles et nutritionnelles, Université Martin Luther Halle-Wittenberg, Halle (Saale), Allemagne

Vicki Wildner, Annette Zeyner & Olaf Steinhöfel

Vous pouvez également rechercher cet auteur dans PubMed Google Scholar

Vous pouvez également rechercher cet auteur dans PubMed Google Scholar

Vous pouvez également rechercher cet auteur dans PubMed Google Scholar

Vous pouvez également rechercher cet auteur dans PubMed Google Scholar

SDM et OS ont conçu les expériences, SDM et VW ont mené les expériences, SDM a analysé les résultats. Tous les auteurs ont examiné le manuscrit.

Correspondance à Siriwan D. Martens.

Les auteurs ne déclarent aucun intérêt concurrent.

Springer Nature reste neutre en ce qui concerne les revendications juridictionnelles dans les cartes publiées et les affiliations institutionnelles.

Libre accès Cet article est sous licence Creative Commons Attribution 4.0 International, qui autorise l'utilisation, le partage, l'adaptation, la distribution et la reproduction sur tout support ou format, à condition que vous accordiez le crédit approprié à l'auteur ou aux auteurs originaux et à la source, fournissez un lien vers la licence Creative Commons et indiquez si des modifications ont été apportées. Les images ou tout autre matériel de tiers dans cet article sont inclus dans la licence Creative Commons de l'article, sauf indication contraire dans une ligne de crédit au matériel. Si le matériel n'est pas inclus dans la licence Creative Commons de l'article et que votre utilisation prévue n'est pas autorisée par la réglementation légale ou dépasse l'utilisation autorisée, vous devrez obtenir l'autorisation directement du détenteur des droits d'auteur. Pour voir une copie de cette licence, visitez http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/.

Réimpressions et autorisations

Martens, SD, Wildner, V., Zeyner, A. et al. Dégradabilité ruminale in vitro de la paille de blé cultivée avec des champignons de la pourriture blanche adaptée aux conditions de culture des champignons. Sci Rep 13, 7794 (2023). https://doi.org/10.1038/s41598-023-34747-y

Télécharger la citation

Reçu : 17 janvier 2023

Accepté : 06 mai 2023

Publié: 13 mai 2023

DOI : https://doi.org/10.1038/s41598-023-34747-y

Toute personne avec qui vous partagez le lien suivant pourra lire ce contenu :

Désolé, aucun lien partageable n'est actuellement disponible pour cet article.

Fourni par l'initiative de partage de contenu Springer Nature SharedIt

En soumettant un commentaire, vous acceptez de respecter nos conditions d'utilisation et nos directives communautaires. Si vous trouvez quelque chose d'abusif ou qui ne respecte pas nos conditions ou directives, veuillez le signaler comme inapproprié.